430 likes | 601 Views
10a. előadás. Elektrosztatikus és mágneses mezők. Az elektromos töltés. Benjamin Franklin (1706 - 1790) + és – töltés létezik Az elnevezés önkényes : a selyemmel megdörzsölt üvegrúd töltése pozitív
E N D
10a. előadás Elektrosztatikus és mágneses mezők
Az elektromos töltés Benjamin Franklin(1706 - 1790) + és – töltés létezik Az elnevezés önkényes: a selyemmel megdörzsölt üvegrúd töltése pozitív Több mint egy évszázad múlva – az elektron felfedezésekor – kiderült, jobban megfelelt volna a fordított elnevezés
Az elektromos töltés Coulomb-törvény Charles Augustin de Coulomb (1736 - 1806) 1 C = 6,2148 1018 e1 e = 1,609 10-19 Cme = 9,11 10-31 kgmp = 1846 me = 1,67 10-27 kg Dielektromos állandó
Nyugvó töltés elektromos tere Elektromos térerő: Erővonalak: Az elektromos tér konzervatív erőtér => létezik potenciál Munka: A potenciálkülönbség, vagy feszültség Mértékegysége: [J]/[C] = Volt
Homogén elektromos tér Mértékegysége: N/C = V/m W = qEd = qU [J], [eV] (W = mgh)
A villamos eltolásvektor A villamos eltolás a villamos tér töltés-szétválasztó képességét jellemzi Izotróp anyagokban: D = eE A villamos tér szemléltetése eltolási vonalakkal A villamos eltolási vonalak irányításukkal együtt valamely pontban a hozzájuk húzott érintővel a tér azon pontjában a villamos eltolás irányát adják meg. Az eltolási vonalak sűrűsége, azaz a rájuk merőlegesen felvett, egységnyi felületre eső számuk a villamos eltolás nagyságát adja meg. Az eltolási vonalak ténylegesen nem létező, fiktív eszközök, amelyeket csupán a villamos tér szemléltetésére szolgálnak.
Az eltolási vonalak tulajdonságai statikus villamos térben • A pozitív villamos töltésben erednek és negatív töltésben végződnek, az eltolási vonalak forrásai a tényleges villamos töltések • Nem záródnak önmagukba, (a statikus villamos tér forrásos, örvénymentes) • Az eltolási vonalak irányítással rendelkeznek, ami megegyezik az adott pontba helyezett pozitív töltésre ható erő irányával, vagyis a pozitív töltéstől mutat a negatív töltés felé • Valamely pontban húzott érintő a villamos eltolás irányával, irányítása pedig a villamos eltolás irányításával egyezik meg • Az eltolási vonalakra merőlegesen felvett egységnyi felületen áthaladó vonalak száma a villamos eltolás nagyságával egyezik meg • Az eltolási vonalak hosszirányban rövidülni igyekszenek, keresztirányban taszítják egymást • Az eltolási vonalak nem keresztezik egymást
: elektromos fluxus (ha EA) Általános esetben: En = Ecos Az egész f felületen átmenő fluxus
A Gauss-tétel • Carl Friedrich Gauss (Gauß) (1777. - 1855.) Tetszőleges zárt felületen átmenő elektromos térerőfluxus a felületen belüli töltések algebrai összegének 1/ε0 –szorosa.
Az elektromos áram és az ellenállás Fémek vezetése =>Elektrolitok:+/-ionokGázok/plazma Vezetők: szabadon mozgó elektronfelhő: I = dQ/dt[I] = C/s, A(mper)
Az elektromos tér munkája W = Fl = q El = qU = UIt Az elektromos tér teljesítménye P = W/t = UI = I2R = U2/R
Faraday-törvények (1832)Michael Faraday (1791 - 1867) • 1. Az I erősségű áram által t idő alatt kiválasztott anyagmennyiség: m = kIt = kQ, ahol m a tömeg; k az elektrokémiai egyenérték; Q a töltés • 2. Azonos töltésmennyiség különböző elektrolitokból kémiailag egyenértékű anyagmennyiséget választ ki: • (A-relatív atomtömeg; z-oxidációsszám-változás, vegyérték) • 3. Az indukciós törvény egymenetű hurok esetén • Bármely egyszeresen pozitív töltésű ion egy mól mennyiségének a kiválasztásához szükséges töltés, a Faraday-féle állandó:
A mágneses tér • A mágnes dipólus (Magnezia) • Az áram mágneses tere - Oersted, 1820 Hans Christian Oersted 1777 – 1851
Biot-Savart törvény • Körvezető mágneses tere • Tekercs mágneses tere
A mágneses indukcióvektor Az áramjárta vezetékre ható erő – a Lorentz-erő A mágneses fluxus
Az effektív érték A váltakozó áram effektív értéke megegyezik annak az egyenáramnak az értékével, amely ugyanabban a vezetőben ugyanannyi idő alatt ugyanannyi hőt termel