Ładunek elektryczny- rozpoznajemy poprzez obserwowanie ciała zawierającego tę cechę. Jest skwantowany (ma ładunek elementarny), oznaczamy q lub Q. Jednostką jest 1 Kulomb. Ładunek elementarny 1e=1,602*10-19C. Ładunek może być dodatni lub ujemny. Przeciwne się przyciągają a takie same się odpychają. Ładunek elektrony -1,6+02*10-19C. Elektron znajduje się w atomach na powłoce elektronowej, krążą wokół jądra i jest ładunkiem ujemnym elementarnym. Ładunki dodatnie to protony. Są to wielokrotności ładunku elementarnego dodatniego. Znajdują się w jądrze
Elektrony walencyjne- najmniej związane z jądrem, znajdują się na ostatniej powłoce.
1ºciała stałe 2º metale
W metalach elektrony walencyjne stają się elektronami swobodnymi, tracą przynależność do stanu.
W momencie, kiedy pojawi się pole elektryczne to elektrony zaczną się poruszać w określonym kierunku pola elektrycznego. Ten uporządkowany ruch elektronów nazywa się prądem elektrycznym.
Pole elektryczne- przestrzeń o zmiennych wartościach (wytworzone przez ładunek)
Prawo Culomba F=k*(q1*q2)/r2 gdzie k- współczynnik r2-kwadrat odległości
Jeden ładunek wytwarza pole a to pole oddziałuje na drugi ładunek=> siła wzajemnego oddziaływania jest wprost proporcjonalna.
Natężenie pola elektrycznego- wielkość wektorowa E=lim(q->0) F/q gdzie E- natężenie pola elektrycznego, F- siła, q-ładunek. Pola w sposób graficzny zapisujemy jako linie sił. Linie sił pola elektrycznego są styczne do wektora natężenia pola elektrycznego. Pokazują tor ruchu z dodatniego ładunku do ujemnego
Metale- to przewodniki pierwszego rodzaju. W tych przewodnikach cząstkami przewodzącymi są elektrony. Ładunki dodatnie stanowią siatkę krystaliczną (nie poruszają się). Dobrze przewodzą prąd.
Przewodniki II rodzaju- mogą przewodzić jony dodatnie i ujemne.
Natężenie pola elektrycznego- oznaczamy literą i lub I. Jest to stosunek ładunku ∆Q przepływającego przez przekrój przewodnika w bardzo małym odstępie czasu, do tego czasu ∆t, gdy ∆t->0. i=lim(∆t->0) ∆Q/∆t=dQ/dt. Jednostką natężenia elektrycznego jest amper. Do pomiaru natężenia prądu elektrycznego jest amperomierz.
Napięcie elektryczne W=Fśr*∆l gdzie W- praca, F-siła zależna od natężenia, ∆l- odległość elementarna.
Napięcie elektryczne pomiędzy dwoma punktami A i B w polu magnetycznym to stosunek pracy wykonywanej przy przeniesieniu małego ładunku próbnego z punktu A do punktu B do tegoż ładunku przy założeniu że q->0. UAB=lim(q->0) WAB/q. Jednostką napięcia jest 1V. Przyrządem do pomiaru napięcia jest woltomierz.
Potencjał- stosunek pacy wykonanej przy bardzo powolnym przemieszczaniu bardzo małego ładunku q z danego punktu do nieskończoności tegoż ładunku UAB=VA-VB gdzie V-potencjał.
Warunki płynięcia prądu: muszą istnieć nośniki prądu , musi istnieć różnica potencjałów.
Rodzaje materiałów o pośrdnich właściwościh: przewodniki, izolatory, półprzewodniki.
Źródło napięci przekazuje swoją energię do odbiornika.
Element obwodu elektrycznego- część obwodu niepodzielona pod względem funkcjonalnym.
Elementy obwodu: pasywne(oporniki, kondensatory i cefki) i aktywne (źródła napięcia i prądu). Każdy element obwodu ma dwie końcówki, dzięki którym może być połączony z innymi elementami. Jeżeli mamy pewien zbiór napięcia połączonych tak, że na zewnątrz wprowadzone są tylko dwie końcówki to taki układ nazywamy gałęzią. Są dwa podstawowe rodzaje połączeń:
równoległe (wszystkie elementy są pod tym samym napięciem),
szeregowe (przez wszystkie elementy obwodu płynie ten sam prąd).
Oczko obwodu elektrycznego- zbiór gałęzi tworzących zamkniętą drogę dla przepływu prądu o takiej własności, że po usunięciu dowolnej gałęzi pozostałe nie tworzą drogi zamkniętej.
Prawo Ohma: prąd płynący w obwodzie jest proporcjonalny do napięcia I~U U=R*I. Napięcie U mierzone na końcówkach przewodnika o rezystencji R podczas przepływu prądu I jest równe iloczynowi rezystencji i prądu. Jednostką rezystencji jest 1 Ohm.
PRACA I MOC ELEKTRYCZNA
dW=(VA-VB)dq
i- zmiana ładunku w czsie (natężenie prądu elektrycznego)
i=dq/dt
dq=idt
VAB=VA-VB
dW=VAB*i*dt.
W=(całka od 0 do t)VABidt
W VAB(t), i(t) -są to wartości chwilowe, mogą zmieniać się w czasie
VAB=const.(t)
I=const(t)
P=VAB*I (jednostką pracy jest wat)
I Prawo Kirchoffa- suma prądów wpływających do węzła jest równa sumie prądów odpływających z węzła. I1+I4=I2+I3 ΣIk=0
Algebraiczna suma prądów w węźle jest równa 0.
Suma prądów wpływających do danego fragmentu węzła jest równa sumie prądów wypływających z danego fragmentu węzła.
II Prawo Kirchoffa-suma napięć źródłowych w dowolnym oczku obwodu prądu elektrycznego jest równa sumie iloczynów rezystancji i prądów gałęzi należących do danego oczka.
E1-żródło napięć, R- rezystancja, U-strzałkujemy przeciwnie do prądu.
E1+E4=R1I1+R2I2+R3I3
a,b-węzły
E1=10V R1=R2=R3=1Ώ
E2=5V R4=2Ώ
E3=10V R5=2Ώ
Jakie są prądy I1,I2,I3=?
dla a=I1+I2-I3=0
oczko I
-E1-E2-I1R1=0
-10-5-I11-I12=0
-15-3I1=0
I1=-5 A
oczkoII
E2+E3-I3R3-I3R4=0
I2=-I1+I3
Układ szeregowy oporników- można zastąpić jednym opornikiem o Rezystancji R2, tak dobranej, aby przy tym samym prądzie I napięcie U na jego zaciskach było równe napięciu na zaciskach całego układu.
U1+U2+U3+U4=U
R1I+R2I+R3+R4I=RzI /I
R1+R2+R3+R4=Rz
Rezystancja zastępcza Rz układu szeregowego kilku oporników jest równa sumie rezystancji poszczególnych oporników.
Układ równoległy- wszystkie elementy pod tym samym napięciem
I1=U/R1 I2=U/R2 I3=U/R3
I=I1+I2+I3= U/R1+ U/R2+ U/R3=V(1/R1+1/R2+1/R3)
I=U/Rz
Odwrotność Rz układu II oporników jest równa sumie odwrotności rezystancji
1/Rz=1/2Ώ+1/3Ώ=5/6Ώ
Rz=1,2 Ώ
U=R*i i-zmienia się chwilowo
p=U*i
Dla I=const
U=const.
U=R*I
P=R*I2
P=U2/R
W=U2/R=I2RT
Qc=W [J]
Energia elektryczna pobrana przez element rezystancyjny zamienia się w całości w ciepło
Qc=0,24*R*I2*t [cal]
0,24 [cal/J] cieplny równoważnik energii
Qc=860*P*t [kcal] t[h] P=[kW]
Kierunek prądu elektrycznego określa kierunek umowny ładunków dodatnich (ładunki ujemne przepływają w kierunku ujemnym)
Zadaniem źródła jest wytworzenie różnicy potencjałów. Służą do zasilania różnego rodzaju odbiorników.
Rw=rezystancja wewnętrzna- na niej wydziela się ciepło.
Bilans mocy
Źródło wydziela moc P=V*I
Pz=E*I- moc wytworzona w źródle
Ppw=Uabw*I- moc przekazywana odbiornikowi
P`z=Pw+Pp
EI=Rw*I2+VabI //I
Uab=E-Rw*I
Charakterystyka prądowo napięciowa dal rzeczywistego źródła napięcia
Charakterystyczne punkty:
1º gdy I=0 stan jałowy źródła (prąd nie jest pobierany ze źródła wtedy Vab=V0=E- napięcie stanu jałowego
2ºstan zwarcia Iz
gdy R=0
Iz=E/Rw (w stanie zwarcia prąd...
wojtekklimczak1