Stejnosměrné obvody …. 8.3 Práce a výkon el. proudu

1. Stejnosměrné obvody …. 8.3 Práce a výkon el. proudu 8.4 Zdroj stejnosměr. proudu, elektromotorickénapětí 8.5 Řešení stejnosměr. obvodů, Kirchhoffovy zákony 8.6 Měření proudu a napětí • 9. Magnetické pole 9.1 Magnetické pole ve vakuu 9.2 Zdroje magnetického pole 1 Fyzika I-2014, přednáška 11

2. Řazení odporu a) sériové b) paralelní Fyzika I-2014, přednáška 11

3. 8.3 Práce a výkon el. proudu • Při průchodu elektrického proudu i (t)vodičem konají síly elektrického pole práci • Práce → teplo, pro i = I = konst • Q– teplo • Dt– čas. interval • Výkon el. proudu • [P] = W (watt) = V A • [W] = [Q] = J (joule) = Ws • [W] = kWh = 3,6 . 106 J • zahřívání tělesa hm. m průchodem proudu za čas Dt Jouleův zákon Q – Jouleovo teplo c – měrné teplo, a – kon. a poč. teplota Fyzika I-2014, přednáška 11

4. 8.4 Elektromotorickénapětí zdroj proudu – zajišťuje stálý rozdíl potenciálů, tj. existenci napětí vtištěná síla– intenzita vtištěné síly elektromotorické napětí svorkové napětí U a) bezproudový stav b) odběr proudu vnitřní odpor zdroje zdroj • ideál. zdroj – = 0 • nezatížený zdroj

5. 8.5 Kirchhoffovy zákony řešení rozvětvených obvodů stejnosměrné obvody obsahují zdroje elektromot. napětí a rezistory (odpor) a jiné pasivní prvky rozv. obvody - pojmy: uzel – spojnice více než dvou prvků větev – sériová kombinace prvků mezi dvěma uzly smyčka – část sítě tvořící uzavřený obvod 1. Kirchhoffův zák. (≡ rov. kont.) – součet proudů do uzlu vstupujících je roven součtu proudů z uzlu vystupujících zákon zachování náboje v uzavř. objemurovnice kontinuity proudu 5 Fyzika I-2014, přednáška 11

6. 2. Kirchhoffův zák. Průběh potenciálu v jednoduchém obvodu U ZDROJ • zobecníme na smyčku 6 Fyzika I-2014, přednáška 11

7. 2. Kirchhoffův zák. – v každé smyčce je součet elektromot. napětí roven úbytku napětí na odporech postupujeme zvoleným směrem + znaménková konvence Př. Použití K. zákonů 7 Fyzika I-2014, přednáška 11

8. 8.6 Měření proudu a napětí a) měření proudu ampérmetrem – sériově k prvku ampérmetr má „malý“ vnitřní odpor změna původního rozsahu rozsahu bočníkem(odpor)tabule b) měření napětí voltmetrem – paralelně k prvku voltmetr má „velký“ vnitřní odpor změna původního rozsahu předřazeným odporem (odpor)tabule 8 Fyzika I-2014, přednáška 11

9. Populární fyzikální pokusy • v úterý 13. května v 16:00 v BI • Akce bude obsahovat show s kapalným dusíkem aneb proč filmaři akčních filmů milují kapalný dusík. • Ukážeme vám, jak fungují indukční ploténky a princip japonských superrychlých levitujících vlaků. • Ukážeme, jak pomocí čokolády a kuchyňských spotřebičů měřit rychlost světla • a jak pomocí laserového ukazovátka dokázat, kdy se přírodě pomáhalo s barvou vlasů. • Bude vysvětleno, jak funguje Imax a samozřejmě předvedeme nějaký ten optický klam. • A celou akci zakončíme kulinářským okénkem - vaříme s matfyzákem aneb na co by si netroufl ani Babica. 9 Fyzika I-2014, přednáška 11

10. Magnetické pole vyvolávají přírodní magnety elektromagnety proudovodiče pohybující se náboj Magnet (přír. nebo cívka) vždy dva póly (N, S) 9. Magnetické pole • Magnetické pole působí na • přírodní a elektromagnety • proudovodiče • pohybující se náboj podstata: pohybující se náboj (v atomech, v cívkách) 10 Fyzika I-2014, přednáška 11

11. 9.1 Magnetické pole ve vakuu analogie el. a mag. pole magnetická indukce: jedn. T (tesla) mag. pole u povrchu Země typicky 3.10-5 T, nejsilnější pole v lab. ~30 T Magnet. síla na bodový náboj velikost ~ velikosti Q, v, B, závisí naúhlu orientace závisí na znaménku náboje … intenzita el .pole 11

12. Magnet. síla na proudovodič proudovodič = vodič protékaný proudem: S, I, n, q, vd magnet. síla na proudový element směr na obr. magnet. síla na úsek proudovodiče • Speciálně: • magnet. síla na uzavřený proudovodič v homogen. magnet. poli • na přímý vodič délky v hom. poli úhel (,) je a 12

13. Silové účinky magnetického pole na proudovou smyčku rovinná proudová smyčka vektor plochy analogie s el. polem: Tvrzení: proud. smyčka představuje magnetický dipól el. dipól v hom. elektr. poli smyčka v hom. mag. poli

14. el. dipól v hom. elektr. poli smyčka v hom. mag. poli elektr. dipólový momentp magnet. dipólový momentm …počet závitů pot. energie mag. dipólu pot. energie elekt. dipólu moment sil moment sil 14

15. 9.2 Zdroje magnetického pole Mag. pole proudovodiče analogie s elektrickým polem: zdroj elektr. pole mag. pole Biot-Savartův zákon mag. pole v bodě o poloh. vekt. vyvolané proud. elementem permeabilita vakua = 4p 10-7 TmA-1

16. velikost ~ 1/ • směr|| • příčinou skalár • velikost ~ 1/ • směr • příčinou vektor 16 Fyzika I-2014, přednáška 11

17. Mag. pole přímého proudovodiče nekonečně dlouhý vodič B~ I B ~ 1/a R dB 17 Fyzika I-2014, přednáška 11

18. Mag. pole smyčky magnet. pole uprostřed smyčky indukční čáry – křivky, tečna v každém bodě je vektor magnetické indukce mag. dipól B 18 Fyzika I-2014, přednáška 11

19. Homogenní magnetické pole solenoid: B = 0 magnetická indukce v solenoidu ~ /počtu závitůnajed. délky~ proudu I B = 0 19 Fyzika I-2014, přednáška 11

20. Síla mezi proudovodiči 2 rovnoběžné vodiče ve vakuu: mag. pole od vodiče 2 v místě vodiče 1 síla na element vodiče l Definice jednotky ampér: Jeden ampér je proud, který při průchodu dvěma tenkými dlouhými přímými rovnoběžnými vodiči kruhového průřezu vzdálenými 1 m, které jsou umístěny ve vakuu, vyvolá sílu 2 . 10-7 N na 1 m délky vodiče. 20 Fyzika I-2014, přednáška 11

21. 9.3 Pohyb nabitých částic v elektrickém a magnetickém poli Pohyb určen silou homogenní mag. pole, ┴ ┴,┴ Lorentzova síla • poloměr trajektorie • frekvence (cyklotronová) • mag. síla ┴ k trajektorii • mag. síla nekoná práci • nemění se kin. energie a tudíž rychlost 21 Fyzika I-2014, přednáška 11

22. hom. mag. pole, hom. mag. pole, úhel (,) ≠ 0°, 90°, 180°, … Př. polární záře Fyzika I-2013, přednáška 11

23. ┴ • d) homogenní magnet. a hom. el. pole: • rychlostní filtr – • na výstupu z filtru • funguje pro kladné i záporné náboje • aplikace: získání nabitých částic žádané rychlosti Fe >Fm - - - - - - - vf Fe =Fm + + + + + + Fm>Fe 23 Fyzika I-2014, přednáška 11

24. částice o urč. rychlosti kolmo do homogenního mag. pole, pohyb po kruž. • e) hmotnostní spektrometr • určování hmotnosti iontů nesoucích známý náboj Q • princip: rychlostní filtr • svazek iontů projde rychl. filtrem: • danou rychl. vstoupí kolmo do hom. mag. pole • pohybuje se po kružnici o pol. Fyzika I-2014, přednáška 11

25. 2. průběžný test: pátek 16.5. 2014 od 13.00 v AIsouhrnný test: pátek 23.5. 2014 od 13.00 v AI • 9. Magnetické pole • … 9.3 Pohyb nabitých částic v el. a mag. poli 9.4 Mag. pole v látkách 25 Fyzika I-2014, přednáška 11