To tylko jedna z 26 stron tej notatki. Zaloguj się aby zobaczyć ten dokument.
Zobacz
całą notatkę
Elektrodynamika
Oddziaływanie elektromagnetyczne:
zjawiska elektryczne,
zjawiska magnetyczne,
oddziaływanie wzajemne atomów i cząsteczek.
Oddziaływanie elektronu z protonem w atomie wodoru:
siła grawitacji
Fg = 3.61·10-47 N
siła elektryczna
Fe = 2.27·10-8 N.
Elektrodynamika – pole elektryczne
Ładunek elektryczny:
"+" i "-".
Kwantyzacja ładunku:
Ładunek elementarny e = (1.6021892+/-0.0000046)·10-19 C.
Wszystkie ładunki są wielokrotnością e
1C – 1 kulomb – ładunek elektryczny przenoszony przez prąd o
natęŜeniu 1A w ciągu 1s
[C] = [A·s]
Zasada zachowania ładunku:
Sumaryczny ładunek układu odizolowanego elektrycznie
jest stały.
Elektrodynamika – Prawo Coulomba
Dwa naładowane ciała znajdujące się w odległości r oddziaływują ze sobą.
Siła oddziaływania między naładowanymi ciałami jest wprost
proporcjonalna do iloczynu ich ładunków i odwrotnie proporcjonalna
do kwadratu ich odległości
Prawo Coulomba
q1q 2
F=k 2
r
k=
1
4πε 0
ε0 = 8.854·10-12 C2/(Nm2) – przenikalność
elektryczna próŜni
Elektrodynamika – pole elektryczne
Pole elektryczne – przestrzeń wokół ładunku, zmieniona przez jego
obecność.
Na dodatni ładunek próbny
znajdujący się w pobliŜu
jednorodnie ujemnie naładowanej
kuli działa siła elektrostatyczna.
NatęŜenie pola elektrycznego jest równe sile działającej na ładunek
próbny q0 (umieszczony w danym punkcie przestrzeni) podzielonej
przez ten ładunek.
r
r F
N V
E=
C = m
q0
Elektrodynamika – pole elektryczne
r
r F
E=
q0
Ładunek punktowy
q0
q ⋅ q0
k 2
F
r =k q
E=
=
q0
q0
r2
Elektrodynamika – pole elektryczne
Linie pola elektrycznego - graficzne przedstawienie pola
elektrycznego:
1. w dowolnym punkcie kierunek linii pola lub stycznej
do linii pola określa kierunek wektora E w tym
punkcie
2. linie pola są tak narysowane, Ŝe liczba linii na
jednostkę powierzchni, mierzona w płaszczyźnie
prostopadłej do linii, jest proporcjonalna do wartości
wektora E.
+
N
E=
S
N - liczba linii przebijających
daną powierzchnię S
+
Elektrodynamika – pole elektryczne
Strumień elektryczny φ - liczba linii przechodzących przez daną
powierzchnię.
r r
φ = E ⋅ S = E ⋅ S ⋅ cos θ
r
E
r r
φ = ∫ EdS
S
Elektrodynamika – pole elektryczne
Ładunek punktowy
q
E=k 2
r
S = 4πr 2
r r
φ = ∫ EdS
S
ze względu na symetrię:
r r r r
φ = ∫ E d S = E∫ d S
S
q
q
2
φ = E(4πr ) = k 2 (4πr ) = 4πkq =
ε0
r
2
S
k=
1
4πε 0
Elektrodynamika – prawo Gaussa
Niech zamknięta powierzchnia obejmuje dwa ładunki q1 i q2.
r
r r
r r
r r
r r
φ c = ∫ E d S = ∫ ( E1 + E 2 ) d S = ∫ E1 d S + ∫ E 2 d S
q1 q 2 q1 + q 2
φc = +
=
ε0 ε0
ε0
prawo Gaussa
1
φ = q wew
ε0
qwew
qwew – całkowity ładunek zawarty wewnątrz powierzchni
Strumień pola elektrycznego przechodzący przez hipotetyczną
powierzchnię zamkniętą zaleŜy od całkowitego ładunku zamkniętego
wewnątrz tej powierzchni.
Elektrodynamika – prawo Gaussa
r
dS
θ
r
dS a
r
E
θ r
E
r
E
b
c
r
dS
Elektrodynamika – prawo Gaussa
Ładunek punktowy
1
φ = q wew
ε0
r r q
∫ E d S = ε0
S
r r
E d S = E ∫ d
(…)
… – przewodnictwo elektryczne
Przewodnictwo elektryczne – transport ładunku
Jednorodny przewodnik o długości l i polu przekroju S:
l
S
V1
V2
Przykładamy napięcie (róŜnice potencjałów) do końców przewodnika:
U=V1-V2
W przewodniku pojawia się pole elektryczne o natęŜeniu:
E=U/l
Elektrodynamika – przewodnictwo elektryczne
model elektronów swobodnych
Elektrony przewodnictwa w metalach mogą poruszać się
swobodnie w całej objętości metalu, podobnie jak
cząsteczki w gazie, przy czym zderzają się z atomami
metalu.
JeŜeli przewodnik (metal) umieszczony jest w polu
elektrycznym, to na kaŜdy elektron swobodny działa siła:
r
r
F = eE
Elektrony poruszają się ruchem jednostajnie przyspieszonym
w kierunku pola elektrycznego:
Szare linie - ruch elektronu od punktu A do
punktu B z 6 zderzeniami po drodze.
Zielone linie – tor ruchu elktronu w
obecności pola elektrycznego o natęŜeniu E.
r
r
r F eE
a= =
m m
Ruch elektronów przewodnictwa w polu
elektrycznym:
•ruch chaotyczny
•ruch przyspieszony
Elektrodynamika – przewodnictwo elektryczne
W rezultacie elektrony swobodne uzyskują tzw. prędkość unoszenia vu
v u = aτ
a – przyspieszenie uzyskane w wyniku działania siły F=eE
τ - średni czas między zderzeniami
gęstość prądu
j=
Q Ne…
… się w węźle równa się zeru
∑I
k
=0
k
II prawo Kirchhoffa:
W dowolnej pętli zamkniętej stanowiącej część sieci elektrycznej, suma
algebraiczna sił elektromotorycznych zawartych w pętli równa się sumie iloczynów
natęŜeń prądu i oporów poszczególnych gałęzi pętli
∑ε = ∑I R
k
k
k
k
k
…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)