Prąd elektryczny stały W poprzednim dziale (elektrostatyka) mówiliśmy o ładunkach umieszczonych na przewodnikach, ale na takich, które są odizolowane od otoczenia. W temacie o prądzie elektrycznym zajmiemy się przewodnikiem, na końcach którego występuje różnica potencjałów. Mówimy wówczas, że na końce przewodnika przyłożone jest napięcie. Prądem elektrycznym nazywamy uporządkowany ruch cząsteczek naładowanych. Prąd może płynąć w przewodnikach (metale), w półprzewodnikach, a także w cieczach (elektrolitach) i gazach. My zajmować się będziemy prądem w przewodnikach. Wiemy, że w metalach jedynymi naładowanymi cząsteczkami, które mogą się poruszać są elektrony. Ale elektrony poruszają się zawsze, ale to nie oznacza, że zawsze w przewodnikach płynie prąd. Czym zatem różni się ruch elektronów w przewodniku, w którym płynie prąd do przewodnika, w którym prąd nie płynie? Jeżeli przez przewodnik nie płynie prąd, to kierunek ruchu elektronów jest dowolny i przypadkowy. Ale sumaryczny ruch wszystkich elektronów jest zerowy. Oznacza to, że statystycznie tyle samo elektronów porusza się w prawo, co w lewo. Jeżeli jednak na końce przewodnika przyłożone jest napięcie, to więcej elektronów poruszać będzie się w stronę dodatniego potencjału, niż w stronę potencjału ujemnego. Oczywiście nie wszystkie elektrony się poruszają. Część z nich, te najbliżej jąder atomowych, są na trwale związane z atomem. Ale atomy, które znajdują się daleko od jąder są raczej słabo z nimi związane. To właśnie ich uporządkowany ruch nazywamy prądem elektrycznym. Elektrony poruszają się zawsze w stronę potencjału dodatniego. Jednak kiedy nauka o tych zjawiskach jeszcze raczkowała i nie wiedziano, że prąd elektryczny wywołany jest przepływem elektronów właśnie w tym kierunku przyjęto, że prąd płynie z potencjału dodatniego do ujemnego. I tak już zostało. Mimo iż elektrony płyną w przeciwnym kierunku, to oznacza się, że prąd płynie od "plusa" do "minusa". Natężenie prądu elektrycznego
By mówić o prądzie elektrycznym w sposób naukowy musimy umieć go jakoś obiektywnie scharakteryzować: Wielkością charakteryzującą prąd jest natężenie prądu, zdefiniowane jako stosunek ładunku q, jaki przejdzie przez dowolny przekrój przewodnika w ciągu czasu t, do tego czasu: Jednostką natężenia prądu jest jeden Amper (1A) i jest ona jednostką podstawową układu SI. Prawo Ohma Przykładając napięcie na końce przewodnika, spowodujemy w nim przepływ prądu. Doświadczenia pokazały, że natężenie tego prądu jest wprost proporcjonalne do przyłożonego napięcia. Gdzie G jest współczynnikiem proporcjonalności i nazywa się go przewodnością, a mierzy się go w simensach (S). Okazuje się, że przewodność zależy od rodzaju przewodnika. Częściej podane prawo przedstawione jest w innej postaci:
(…)
… magnetycznych. Charakterystycznymi wielkościami dla pola magnetycznego są: natężenie pola magnetycznego indukcja pola magnetycznego (wyrażana w teslach) - przenikalność magnetyczna ( ) Linie pola magnetycznego są zawsze liniami zamkniętymi. Bieguny jednoimienne odpychają się; różnoimienne - przyciągają się. W 1820 roku Oersted odkrył oddziaływanie magnetyczne przewodnika, przez który przepływa prąd. Ustawił…
… zwanej podatnością magnetyczną. Opisuje ona zdolność danej substancji do zmian namagnesowania pod wpływem zewnętrznego pola magnetycznego. k - podatność magnetyczna I - namagnesowanie H - natężenie pola magnetycznego w próbce Podatność magnetyczna dla diamagnetyków jest mała i ujemna, dla paramagnetyków jest mała i dodatnia, dla ferromagnetyków jest dodatnia i duża (rzędu setek lub tysięcy). Diamagnetyzm to zjawiska polegające na powstaniu wewnątrz ciała pola magnetycznego indukowanego przez zewnętrzne pole i przeciwdziałające mu. W ciele powstaje namagnesowanie I skierowane przeciwnie do wektora natężenia pola magnetycznego H, działającego na to ciało. Diamagnetyki to substancje wykazujące zjawisko diamagnetyzmu. Po umieszczeniu ich w polu magnetycznym magnesują się słabo, nietrwale, przeciwnie…
… cząstek naładowanych po torze kołowym Wk (częstość cyklotronowa) nie zależy od ich energii, co pozwala łatwo zsynchronizować częstość obiegu cząstek z częstością zmian pola elektrycznego We, tak że: e - ładunek przyspieszanej cząstki m - masa cząstki H - wartość bezwzględna wektora natężenia pola magnetycznego c - prędkość światła Cyklotron był najwcześniejszym akceleratorem cyklicznym. Pierwszy…
… - siła Lorentza - wektor indukcji - natężenie płynącego prądu IV przypadek - ładunek wpada do pola magnetycznego pod kątem Ruch tego ładunku można traktować jako złożeniu II-go i III-go przypadku. Ładunek będzie się poruszał po linii śrubowej. Siła elektrodynamiczna
Na rysunku: oznacza, iż linie pola (linie indukcji magnetycznej) są prostopadłe, skierowane w głąb oznacza, iż linie pola są prostopadłe…
… Korzystając z definicji otrzymujemy: Wykorzystując powyższe wzoru i poprzednio przeprowadzone rozumowanie wiemy, że największą pracę może wykonać prąd, gdy osiągniemy stan dopasowania. Warto umieć dopasować źródło prądu do np. silniczka, bo wówczas moc tego silniczka będzie największa.
Magnetyzm
Już w starożytności znana była właściwość jednego z gatunków rudy żelaznej, zwanej magnetytem, polegająca…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)