Twoim problemem jest to, że powszechną NICOŚĆ mylisz z osobistą PUSTKĄ
1
. Co to jest indukcja elektrostatyczna i na
czym polega? Zilustrować.Przykłady
występowanania.
podać jednostki.
Co to jest natężenie pola elektrycznego?
Natężenie pola elektrycznego
-jest równe
sile działającej na jednostkowy dodatni
ładunek próbny, co matematycznie wyraża
się jako stosunek siły , z jaką pole
elektrostatyczne działa na ładunek
elektryczny, do wartości
q
tego ładunku.
F
=
Qq
kondensatorem o takiej pojemności
zastępczej C
Z
, dla którego to kondesatora
przyłożenie napięcia U powoduje
przepływ ładunku Q.
W połączeniu szeregowym odwrotność
pojemności zastępczej jest równa sumie
odwrotności pojemności zastępczej jest
równa sumie odwrotności pojemności
poszczególnych kondesatorów.
Indukcja elektrostatyczna
-separacja
ładunku elektrycznego w przewodniku w
zewnętrznym polu elektrycznym
(elektryzowanie, elektryzacja
przewodnika).
4
0
∗
r
r
3
U
1
=
Q
1
i
U
2
=
Q
2
Procesy rozdzielania(przegrupowania)
ładunków w przewodniku przy wnoszeniu
przewodnika w zewnętrzne pole
elektr(ostat)yczne występują na skutek
istnienia zjawiska indukcji
elektrostatycznej. Jest to jedna z form
elektryzowania
ciał, czyli powodowania,
że posiadają one nadmiarowy ładunek
dodatni albo ujemny.
oraz
E
=
F
q
=
Q
4
0
∗
r
C
1
C
2
r
3
U
=
U
1
U
2
=
Q
1
C
1
Q
2
E
=
Q
4
0
r
3
∗[
i
x
2
−
x
1
j
y
2
−
j
1
k
z
2
−
z
1
]
∣
r
∣=
r
=
x
2
−
x
1
2
y
2
−
j
1
2
z
2
−
z
1
2
F- siła [N]
q-dodatni ładunek próbny umieszczony w
danym punkcie pola do wartości tego
ładunku [C]
C
2
Q
1
=
Q
2
=
Q
U
=
Q
1
C
1
Q
2
C
2
=
Q
1
C
1
1
C
2
=
Q
C
Przykłady:
Zjawisko indukcji
elektrostatycznej jest odpowiedzialne za
większość przypadków elektryzowania się
ciał, np. taśmociągów, samochodu
jadącego drogą, osoby chodzącej po
izolującej podłodze.Zjawisko to jest
podstawą działania maszyny
elektrostatycznej i generatora Van de
Graaffa, urządzeń do uzyskiwania ciał
naelektryzowanych.
Indukcja elektrostatyczna powoduje
przyciąganie naelektryzowanego przez
indukcję ciała, przez ciało które wywołało
to naelektryzowanie. Siła ta jest wynikiem
niejednorodności pola elektrycznego. Na
ciało naelektryzowane działa siła w
kierunku większego natężenia pola
elektrycznego. Przykładem może być
przyciąganie niewielkich skrawków
papieru przez naelektryzowaną pałeczkę
ebonitową.
4. Od czego zależy praca sił pola
elektrycznego nad przeniesieniem w nim
ładunku elektrycznego
z jednego punktu do drugiego.Jak się ta
praca nazywa i z jaką właściowścią pola
elektrycznego
jest związana?
dW
=
F
∗
dl
=
qE
∗
dl
=
qEdlcos
W
AB
=
∫
A
C
=
1
C
1
1
albo
C
=
C
1
C
2
C
1
C
2
C
2
C
=
1
C
i
B
B
Oznaczenia:
C - pojemność wypadkowa układu;
C
1
,C
2
,C
3
- pojemności poszczególnych
kondensatorów;
U - różnica potencjałów (napięcie);
U
1
,U
2
,U
3
- różnice potencjałów na
poszczególnych kondensatorach;
Q - ładunek zgromadzony na każdym
kondensatorze
6. Co to jest gęstość prądu elektrycznego?
Podać wzór i go omówić. Dlaczego jest to
bardzo ważna
wielkość fizyczna?
Gęstość prądu
elektrycznego
–
intuicyjnie jest to wielkość fizyczna
określająca natężenie prądu elektrycznego
przypadającego na jednostkę powierzchni
przekroju poprzecznego przewodnika.
Gęstość prądu wyrażana jest w
A/m².
qE
∗
dl
=
q
∫
A
Edlcos
W
AB
A
A
q
=
∫
B
E
∗
d
=
∫
B
E dlcos
=
U
AB
-
napięcie elektryczne
5
. Co to jest pojemność elektryczna? Co to
jest kondensator?Do czego służą.Omówić
połączenie szeregowe kondensatorów.
Pojemność elektryczna
-odosobnionego
przewodnika nazywamy wielkością
fizyczną C równą stosunkowi ładunku q
zgromadzonega na przewodniku do
potencjału φ tego przewodnika.
C
=
q
2.
Podać wzór na gęstość objętościową
ładunku elektrycznego.Omówić go-
interpretacja fizyczna.
Omówić wielkości i ich jednostki.
q
V
=lim
hq
V
=lim
Q
S
=
dQ
[
Farad
]
Kondensator
- jest to element elektryczny
(elektroniczny), zbudowany z dwóch
przewodników (okładek) rozdzielonych
dielektrykiem.
Kondensatory wykorzystywane są do:
- wytwarzania i magazynowania energii
- wytwarzania konkretnych konfiguracji
pól elektrycznych
- pomiaru czasu
- zmniejszania wahania napięć w
urządzeniach zasilających
- emisji drgań elektromagnetycznych o
częstotliwościach radiowych
Połączenie szeregowe kondesatorów
-
napięcie równe jest sumie napięć na
poszczególnych elementach połączonych
szeregowo.W połączeniu szeregowym
zastępujemy kondensatory
polączone szeregowo jednym
dS
7.
Wyprowadzić wzór na rezystencję
zastępczą szeregowego połączenia
rezystorów. Które prawa
obwodów elektrycznych stosuje się przy
wyprowadzeniu tego wzoru?
h
S
→
∞
q
S
=lim
hq
V
=lim
Q
S
=
dQ
dS
cm
Jak widać na załączonym schemacie,
połączenie szeregowe tworzymy poprzez
połączenie rezystorów w taki sposób aby
"koniec" każdego był połączony z
"początkiem" następnego. Widać. że jeden
jest umieszczony za drugim, tworząc
szereg, z tąd nazwa połączenie szeregowe.
Prąd płynący w obwodzie zgodnie z
prawem
Ohma
ma postać:
I=U/(R
1
+R
2
+R
3
), I=U/R
z,
gdzie R
z
to
rezystancja zastępcza
Napięcia odkładane na rezystorach mają
wartość:
U
1
=R
1
I, U
2
=R
2
I, U
3
=R
3
I
2
Q
=
∫
q
S
dS
C
q
S
– gęstość powierzchniowa ładunku
elektrycznego [C/m
2
]
q
V
– gęstość objętościowa ładunku
elektrycznego [C/m
3
]
Q – ładunek elektryczny [C]
S – powierzchnia [m
2
]
3.
Wyprowadzić wektorowo wzór na
natężenie pola elektrycznego.Omówić go i
1
1
q
V
=lim
Q
Zgodnie z
drugim prawem Kirchhoffa
:
U=U
1
+U
2
+U
3
Po podstawieniu:
R
z
I=R
1
I + R
2
I + R
3
I , dzieląc przez I
R
z
= R
1
+ R
2
+ R
3
<---
Wzór na
rezystancję zastępczą szeregowego
połączenia rezystorów.
9. Podać wzór na siłę Ampere'a.
Zilustrować.Omówić wzór, jednostki. W
projektowaniu których
urządzeń znajduje zastosowanie
praktyczne zjawisko opisane w tym
wzorem?
Prawo Ampère'a
prawo wiążące indukcję
magnetyczną wokół przewodnika z
prądem z natężeniem prądu elektrycznego
przepływającego w tym przewodniku.
wzór:
F=IlBsinα= IlBsin(l,B)
μ—przenikalność magnetyczna względna
[–]
μμ
0
—przenikalność bezwzględna [Hm−
1
]
d
l
-skierowany element
przewodnika;wektor o kierunku
przewodnika, zwrocie odpowiadającym
kierunkowi prądu i długości równej
długość elementu przewodnika
r
-to wektor wodzący o początku w
źródle pola i końcu w rozważanym
punkcie przestrzeni
r- odległość elementu przewodnika od
punktu pola
I- natężenie prądu [A]
8
. Podać wszystkie właściwości pola
magnetycznego?
Pole magnetyczne
jest jednym z wielu
pól istniejących w przyrodzie, w którym
ładunki elektryczne są poddawane
działaniu sił wytwarzanych przez
magnesy
trwałe
lub
przewodniki z prądem
. Pole to z
kolei oddziałuje siłowo na inne magnesy
lub przewodniki w nim się znajdujące.
Pole magnet(ostat)yczne odznacza się
energią
i
bezwładnością
, a zatem
podobnie do pola elektr(ostat)ycznego jest
w takim samym stopniu materialne.
Ponadto źródła pola mają dwa bieguny:
dodatni(północny
N
) i
ujemny(południowy
S
) oraz bieguny
jednoimienne się odpychają, a
różnoimienne —przyciągają.
Właściwości pól elektrycznych i
magnetycznych wynikają z równania
Maxwella. Z równań tych wynika, że:
1. Źródłem pola elektrycznego są
ładunki elektryczne (linie pola
elektrycznego mogą
rozpoczynać się i kończyć na
ładunkach)
2. Pole magnetyczne jest
bezźródłowe (linie pola
magnetycznego są zamknięte)
3. Zmienne w czasie pole
magnetyczne wytwarza wirowe
pole elektryczne (linie tego pola
są zamknięte)
4. Poruszające się ładunki (np.
przepływający prąd) oraz
zmienne pole elektryczne
wytwarzają wirowe pole
magnetyczne (linie tego pola są
zamknięte)
Z własności 1 wynika, że pole elektryczne
wytworzone przez ładunki elektryczne jest
potencjalne.
F=Il x B
Zast osowanie prawa Ampere'a
do
wyznaczenia indukcji magnetycznej pola,
wytworzonego przez prąd o natężeniu I ,
płynący w długim prostoliniowym
przewodzie. Konturem całkowania jest
okrąg, leżący na zewnątrz przewodu
10.
Podać wektorowo i skalarnie prawo
Biota-Savarata-Laplace'a. Omówić
wielkości i ich jednostki
oraz zilustrować to prawo.
Skalarnie możemy zapisać:
dB
=
0
4
r
2
∗
dl
wektorowo:
d
B
=
0
4
∗
I
∗
d
l
×
r
r
3
μ
0
—przenikalność magnetyczna próżni
(=4π×10−
7
H/m)
I
sin