BLOK V
Elektrostatyka
Ładunki q są całkowitymi wielokrotnościami pewnego ładunku elementarnego równego bezwzględnej wartości elektronu (e) q=u*e ; e = 1,2,3
Pole elektrostatyczne (za jego pośrednictwem odbywają się oddziaływania między ładunkami) to przestrzeń, w której na ładunki elektryczne działają siły elektryczne.
Prawo Coulomba określa siłę wzajemnego oddziaływania ładunków punktowych q1 i q2 wyrażonych w kulombach.
r- odległość między ładunkami ε – względna przenikalność didetyczna środowiska
εo – bezwzględna przenikalność próżni εo = 8,854 * 1012
Względna przenikalność elektryczna wskazuje na to ile razy zmaleje siła oddziaływania dwóch ładunków po przemieszczeniu ich w próżni do środowiska o danej przenikalności dielektrycznej środowiska wartość ta (ε) zależy od rodzaju substancji i jej stanu skupienia. Wartość ε zawsze większa od jedności.
Ferroelektryki – ciała o dużych wartości ε wartościach względnej przenikalności dialelektrycznej środowiska.
Natężeniem pola elektrostatycznego – w danym pkt jest stosunek siły F działającej na umieszczony w tym pkt ładunek q do wielkości tego ładunku
kierunek i zwrot wektora jest zgodny z kierunkiem działania siły
Natężenie pola w pkt oddalonym o r od ładunku punktowego Q będącego źródłem pola określa wzór
Linią sił pola – linie, do których styczna w każdym punkcie ma kierunek wektora natężenia pola.
Polem jednorazowym nazywamy pole o =const. Linie takiego pola przebiegają wszędzie równie gęsto i równoległe do siebie.
linie pola ładunku linie pola jednorodnego
dodatniego ujemnego
między okładkami naładowanego
kondensatora płaskiego o płytkach
równoległych ( równoległych
równoległych wyłączeniem brzegów).
Strumień (pola) |E| przez element powierzchni ds jest to iloczyn składowej wielkości wektora || w kierunku hormonalnej do elementu ds. przez wielkość tego elementu.
Jeżeli ładunek Q jest w środku powierzchni kulistej o promieniu R to natężenie
to strumień
Pole elektrostatyczne jest polem zachowawczy tzn. praca sił pola przyu przesunięciu o drogę ładuku dodatniego dodatniego w polu ładuku punktowego Q=
praca prądu stałego Dl=dr
to praca na odcinku AB
LAB=
Gdy r2=const to L=
stosunek pracy do ładunku to POTENCJAŁ POLA wywołany przez ładunek ładunek w pkt, w którym znajduje się ładunek q
[V]= jednostka potencjału to Volt
Potencjał e danym pkt pola jest liczbowo równy pracy wykonanej przez siły pola przy przesunięciu jednostkowego ładunku z tego punktu pola do nieskończoności.
Wartość potencjału nie zależy od wielkości przenoszonego ładunku i jest ona nową Epotencj. Jaką mogą mieć w danym polu ładunki |Epot| = |V| * |q|
Z ................... o tym samym potencjale to POWIERZCHNIE EKWIPOTENCJALNE ........... pola są prostopadłe do tych powierzchni.
Praca sił pola W = q( VA-VB )
Napięcie – różnica potencjałów dwóch płaszczyzn pola V = VA-VB jednostka volt
Natężenie pola jest równe ujemnemu gradientowi potencjału,bo:
Fdr = - qdr Fdr = - q ∆V
,a [E] =
E = -
Częstością powierzchniową ładunku dq nazywamy stosunek ładuku do powierzchni ds., na której się mieści
gdy to dla kuli
Natężenie pola tuż przy powierzchni zewn. pola naładowanego przewodnika jest proporcjonalne do
| E | = | V |
gdy (?) ładujemy przewodnik tzn. wprowadzamy nań nowe wciąż ładunki to potencjał tego przewodnika rośnie wprost do wielkości tego ładunku.
dV1 = dQ C – współczynnik proporcjonalności = pojemność przewodnika
dQ = Cdv C = [C] = [ 1F (farad) = Pojemność przewodnika charakteryzuje stosunek wprowadzonego na niego ładunku dQ do wywołanej w ten sposób zmiany potencjału
potencjał kuli V = C=
Pojemność kondensatora – stosunek ładunku wprowadzonego na jednej z płyt do róznicy potencjałow; czyli napięcia między nimi
jeżeli jedna z płyt jest uziemiona i V1=0 ,to C=
Kondensatorem płaskim nazywamy układ dwóch płyt płaskich. Pojemność kondensatora płaskiego:
s- pow.okładki; d – wzajemna odległość
szeregowo (zwiększenie wytrzymałości układu na przebicie)
równolegle C = C1 + C2 + C3 + ... + Cm (stosowane w celu powiększenia pojemności układu)
energia naładowanego kondensatora E= C= V = Ed
Prądem elektrycznym nazywamy ukierunkowany ruch ładunków elektrycznych zachodzących pod wpływem pola elektrycznego.
Przyczyną ruchów ładunku jest istnienie w przewodniu ≠0 ( w przeciwn. do natężenia wewnętrznego pola elektrostatycznego).
Siła elektromotoryczna źródła prądu ε jest to różnica potencjałów V1 – V2 (jednostka Volt)
Natężeniem prądu stałego nazywamy stosunek kaduku q przepływającego przez przekrój poprzeczny przewodnika w czasie t do tego czasu.
gdy nośnikami są jony:
Natężenie prądu jest skalarem, który zależy od gęstości nośników i ich prędkości V w polu elektrycznym.
Całkowity ładunek przenoszony z pred. Śr. V o gęstości elektr. Swobodnej u
dg = e*n**Sdt e – ładunek elementarby elektronu
I =
gęstośc prądu to j = [j] =
Jest to wektor o kierunku i zwrocie zgodnym z kierunkiem ruchu ładunków dodatnich
PRAWO OHMA – stosunek napięcia U między dwoma pkt przewodnika liniowego do natężenia prądu płynącego przez ten przewodnik jest wielkością stała
R – opór [R] = [
Opór przewodnika, w którym pod wpływem różnicy potencjałów 1V płynie prąd o natężeniu 1A równa się 1
V
W danej temperaturze opór zależy od rodzaju przewodnika, od jego długości i przekroju poprzecznego S
R = [ jedn. oporu właściwego
PRAWO OHMA DLA CAŁEGO OBWODU
Pomiar oporów
* metoda mostka wheat stone’a R1R3 = R2R4 R1 =
r1 i r2 – opory jednokrotnego drutu o dług. l1 i l2
* woltomierz
* amperomierz
Strumień indukcji elektrycznej przez powierzchnię zamkniętą jest różny całkowitemu zawartemu w niej ładunkowi.
ΦD = φεoε= prawo indukcyjności Faradaya
Dwie cewki umieszczone blisko siebie mogą oddziaływać na siebie wzajemne. Prąd stały (i) płynący w jednej cewce utworzy strumień pola magnetycznego P przecinającego drugą cewkę. Jeżeli zmienimy prąd i w czasie, to w drugiej cewce pojawi się stała elektromotoryczna ε zgodnie z prawem Faradaya = jest to indukcja wzajemna.
Indukowana SEM pojawia się w pojedynczej cewce również wtedy kiedy w niej asmej zmienia się prąd = samoindukcja = indukcja własna
Indukcja wzajemna M21 = N – liczba zwojów;
ε2 = -M2,1 M – współczynnik proporcjonalnośći (jedn. – menr)
ε1 = M1,2 i - prąd
Jeżeli w obwodzie płynie prąd o zmiennym natężeniu to powoduje In zmiany strumienia magnetycznego φ przenikającego przez rozważany obwód, powstaje wtedy SEM samoindukcji.
ε = L – współczynnik indukcyjności lub samoindukcji
Współczynnik oporu właściwego (q) – jego odwrotność ? to przewodność właściwa lub przewodnictwo właściwe
?
Opór właściwy liczbowo równy oporci przewodnika o długości i przekroju jednostkowym (1m i1m2)
j=
Prawo Ohma w ujęciu wektorowym
Moc prądu stałego M = I2 * R
Prawa Kirchoffa dotyczą obwodów równoległych
I Suma natężeń prądów przypływających do danego źródła rozgałęzienia równa się sumie natężeń prądów wypływających z niego.
I1 + I2 + I3 = I4 + I5
II W obwodzie suma spadków i wzrostów potencjałów równa się
R1I1 + ε1 + R2I2 + ε2 – R3I3 – ε3 = 0
R1I1 + R2I2 – R3I3 = - ε1 - ε2 + ε3
dla dowolnego obwodu :
n – liczba gałęzi w obwodzie; m – źródła SEM
Suma algebraiczna napotykanych przy obwodzie obwodu elektrycznego omowych zmian potencjału = sumie algebraicznej napotykanych sił elektromotorycznych.
Gdy to
Na podstawie prawa Ohma i Kirchoffa możemy obliczyć całkowity opór obwodu R.
szeregowo Rcalk. = R1 + R2 + R3 + ... + Rn
równolegle
Z II prawa Kirchoffa można otrzymać Prawo Ohma dla całego obwodu (obwodu zawierającego źródło SEM, o porze wewnętrznym r, oporze zewnętrznym R)
Opór indukcyjny – w obwodzie prądu zmiennego o I = Io sin ωt
Wskutek samoindukcji powstaje SEM samoindukcji εs = - L
W obwodzie nie ma oporu omowego, więc U między pkt. A i B równa się ε ze znakiem przeciwnym.
εs = -L Io ω cos ωt = -L Io ω sin (ωt + )
indukcyjność L wywołała przesunięcie fazowe między SEM a natężeniem prądu
Napięcie wyprzedza natężenie o
...
dave22