5 Elektrimahtuvus 5.1 Elektrilaeng ja elektriväli (põhikooli füüsikakursusest) Elektrilaeng on füüsikaline suurus, mis iseloomustab laetud kehade elektrilise vastastikmõju tugevust. Elektrilaengu tähiseks on Q. Keha elektrilaeng on elementaarlaengu täisarvkordne Q = ± ne. Elektrilaengu ühikuks on 1 kulon, lühendatult 1 C. Sellele ühikule on nimi antud prantsuse füüsiku ja inseneri Charles Augustin de Coulombi (1736-- 1806) auks, kes avastas elektriseeritud kehade vastastikmõju seaduse. 1 kulon on elektrihulk, mis läbib juhi ristlõiget 1 sekundi jooksul kui voolu- tugevus on 1 amper ehk 1 kulon = 1 ampersekund Elektrilaenguga kehasid ümbritseb elektriväli, mis vahendab laetud kehade vastastikmõju. Elektriväli ei koosne aineosakestest. Inimene ei tunneta elektrivälja. Elektrivälja olemasolu saab kindlaks teha laetud kehaga. Elektrivälja mistahes punktis mõjub laetud kehale alati kindla suuruse ja suunaga jõud, mis paneb selle keha li...
ELEKTRIMAHTUVUS Küsimused: Mis on irdjuht? Mis kaasneb juhile laengu andmisega? Kuidas on määratletud elektrimahtuvus (mahtuvus) C? Millise irdjuhi mahtuvus on 1 farad (F)? Mis on kondensaator? Millised on kondensaatorite tüübid? Millise kondensaatori mahtuvus on 1F? Kuidas arvutatakse kondensaatorpatarei mahtuvust kondensaatorite rööp-, jada- ja segaühendusel? IRDJUHT Irdjuht teistest kehadest eraldiseisev ja nendega mitte vastastikmõjus olev juht; Juhile laengu q andmisel muutub juhi potentsiaal võrra;
5 Elektrimahtuvus 5.1 Elektrilaeng ja elektriväli (põhikooli füüsikakursusest) Elektrilaeng on füüsikaline suurus, mis iseloomustab laetud kehade elektrilise vastastikmõju tugevust. Elektrilaengu tähiseks on Q. Keha elektrilaeng on elementaarlaengu täisarvkordne Q = ± ne. Elektrilaengu ühikuks on 1 kulon, lühendatult 1 C. Sellele ühikule on nimi antud prantsuse füüsiku ja inseneri Charles Augustin de Coulombi (1736— 1806) auks, kes avastas elektriseeritud kehade vastastikmõju seaduse. 1 kulon on elektrihulk, mis läbib juhi ristlõiget 1 sekundi jooksul kui voolu- tugevus on 1 amper ehk 1 kulon = 1 ampersekund Elektrilaenguga kehasid ümbritseb elektriväli, mis vahendab laetud kehade vastastikmõju. Elektriväli ei koosne aineosakestest. Inimene ei tunneta elektrivälja. Elektrivälja olemasolu saab kindlaks teha laetud kehaga. Elektrivälja mistahes punktis mõjub laetud kehale alati kindla suuruse ja suunaga jõud, mis paneb selle keha lii...
ELEKTRIMAHTUVUS Küsimused: Mis on irdjuht? Mis kaasneb juhile laengu andmisega? Kuidas on määratletud elektrimahtuvus (mahtuvus) C? Millise irdjuhi mahtuvus on 1 farad (F)? Mis on kondensaator? Millised on kondensaatorite tüübid? Millise kondensaatori mahtuvus on 1F? Kuidas arvutatakse kondensaatorpatarei mahtuvust kondensaatorite rööp-, jada- ja segaühendusel? IRDJUHT Irdjuht teistest kehadest eraldiseisev ja nendega mitte vastastikmõjus olev juht; Juhile laengu q andmisel muutub juhi potentsiaal võrra;
erinevus, seda suurem on pinge. U=A/q U=E*d U pinge (V) A töö (J) q laeng (C) 7. Mis on sammupinge? Maha kukkunud elektriposti piirkonnas sammuv inimene võib saada elektrilöögii, kuna tema jalgade vahele tekib elektripinge, mida nimetatakse sammupingeks. Sammupinge tekib juhul, kui inimene puutub sellises piirkonnas maad korraga vähemalt kahe kehaosaga (mõlemad jalad, käsi ja jalg). 8. Elektrimahtuvus. Mis on, millest sõltub, kondenseerumine. Kahe keha omavaheline elektrimahtuvus näitab, kui suure laengu üleviimisel ühelt kehalt teisele tekib kehade vahel pinge 1 volt. Kui üks keha saab pluss laengu, saab teine keha miinus laengu. Elektrilaenguid saab koguda, kui meil on kahest kehast süsteem: üks kogub pluss ja teine miinus laengu. C=q/U C elektrimahtuvus (F)
· - näitab, millise osa esialgsest takistusest (20 °C juures) moodustab takistuse juurdekasv temperatuuritõusmisel ühe kraadi (kelvini) võrra. · R2=R1*(1+ * ) R2- Takistus temperatuuril 2 oomides R1- Takistus temperatuuril 20 °C (1) oomides - Takistuse temperatuuritegur 1/K = 2 1 Temperatuuri juurdekasv (temperatuuride vahe) kelvinites (K) 8. Elektrimahtuvus füüsikaline suurus, mis iseloomustab keha võimet salvestada elektrilaengut. (C=q/U; ühik 1F[farad]) 9. Kondensaator kaks dielektrikuga eraldatud elektroodi, kasutatakse voolu ühtlustava seadmena · Homogeenne elektriväli: E=Q/a*s=U/d E-elektrivälja tugevus volti meetri kohta(V/m) Q- laeng kulonites (C) a-absoluutne dielektriline läbitavus faradites meetri kohta (F/m) S- pindala ruutmeetrites d- plaatidevaheline kaugus meetrites
Elektrivälja tugevus-vektoriaalne füüsikaline suurus, mis on arvuliselt võrdne elektrivälja mingisugusesse punkti asetatud laengule mõjuva jõu ja vastava elektrilaengu suhtega. Elektrivälja jõujooned-elektrivälja iseloomustavad jooned, mille igast punktist tõmmatud puutuja siht ühtib elektrivälja tugevuse sihiga. Kondensaator-kahest või enamast elektroodist ja nendevahelisest dielektrikukihist koosnev seadis. Kondensaatoreid iseloomustav suurus on mahtuvus. Elektrimahtuvus-elektrotehnikas ja elektroonikas kasutatav füüsikaline suurus, mis iseloomustab keha võimet säilitadaelektrilaengut. Pinge-füüsikas ja elektrotehnikas kasutatav füüsikaline suurus, mis iseloomustab kahe punkti vahelist elektrivälja tugevuse erinevust ning määrab ära kui palju tööd tuleb teha laengu ümberpaigutamiseks ühest punktist teise. Laetud kondensaatori energia-tema plaatide vahelist ruumi täitva elektrivälja energia
Elektrivälja potentsiaal ehk potentsiaal on füüsikaline suurus, mis võrdub mingisse elektrostaatilise välja punkti asetatud elektrilaengu potentsiaalse energia ja laengu suuruse suhtega. Kui me tähistame potentsiaali tähega siis , kus W on laengu potentsiaalne energia ja q on laengu suurus. Potentsiaal on skalaarne suurus. Kui kahe laengu poolt tekitatud elektriväljade potentsiaalid on vastavalt ja , siis võrdub nende väljade kogupotentsiaal . Pinge ehk elektriline pinge on füüsikas ja elektrotehnikas kasutatav füüsikaline suurus, mis iseloomustab kahe punkti vahelist elektivälja tugevuse erinevust ning määrab ära kui palju tööd tuleb teha laengu ümberpaigutamiseks ühest punktist teise. Elektrivälja kahe punkti vaheliseks pingeks, tähisega U, nimetatakse suhet, , kus q on mingi positiivne punktlaeng ja A on töö, mille elektriväli teeb selle laengu ümberpaigutamiseks ühest elektrivälja punktist teise....
POS laetud kega elektrivälja potensiaalid on POS’d, NEG-NEG. Välja kahe punkti potensiaalide vahet nim välja pingeks nende punktide vahel. Praktilises elektrotehnikas võetakse potensiaalo nullpunktiks Maa pinna mistahes punkt. Tehtavat tööd saab määrarta valemiga A=qU Potensiaali ja potensiaalide vahe ühikud SI süst. Tööühik- dzaul, laenguühik- kulon. Seega potensiaali kui ka potensiaalide vahe ühikuks on üks ja sama ühik dzaul/kulon=volt(V). Elektrimahtuvus Juhi laengu ja tema potensiaali suhtega mõõdetav suurus. See iseloomustab juhi võimet salvestada elektrilaengut. Nagu ämber mahutab 11-12 l vett, nii ka mingi keha- juht on võimeline mahutama mingi kohuse laengut. Mahtuvuse ühik on farad (F)=kulon/volt Faradi miljondik- mikrofarad Mikrofaradi miljondik- pikofarad Kondensaator Koosneb 2’st juhist, mis on teineteisest eraldatud õhukese dielektriku kihiga. Lihtsama kondensaatori
Potentsiaalne energia: pot.energ. nim.max tööd, mida elektriväli 1C nihutamisel võib teha. Elektrivälja ja laetud keha igal punktil on mingi potentsiaal + või - . Elektrivälja töö 1C nihutamisel on max, kui laeng viiakse lõpmatusse või maasse, kus E=0. Maa enda potentsiaal loetakse võrdseks 0, kuigi on tegelikult kosmiliste kiiruste tagajärjekl negatiivne. =Amax/q=Wp/q. Pinget võib nim.ka potentsiaalide vaheks. Potentsiaali võib nim.pingeks antud punkkti ja Maa vahel. Elektrimahtuvus: näitab, kui suur laeng tekitab juhil 1Vpotentsiaali või 1V pinge juhtide vahel. Elektrimahtuvu tähis on C, ühik 1F. 1F=1C/1V s.t.juhi mahtuvus on 1F, kui 1C surve laeng tekitab 1V potentsiaali. Selline metallkera peaks maast olema 1000 korda suurem. 1F on väga suur ühik tehnikas. C=q/ . Kondensaatorid: Lihtsam kondensaator koosneb 2-st teineteisest isoleeritud metall-lehest elektronides. Andes ühele elektronile laengu +q, omandab teine q
Kondensaator Kahest kehast koosnevat süsteemi, millel on küllalt suur elektrimahtuvus, nimetatakse kondensaatoriks. Lihtsaim kondensaator koosneb kahest teineteise lähedal asuvast paralleelsest plaadist ja seda nimetatakse plaatkondensaatoriks. Ühikuks 1 farad, kuid elektro- ja raadiotehnikas kasutatakse enamasti palju väiksemaid konensaatoreid, mille mahtuvust mõõdetakse mikrofaradites ja pikofaradites. Laadimine Et laadida kondensaatorit, tuleb anda selle ühele plaadile positiivne, teisele negatiivne laeng.
tööd 1J Juht ja dielektrik elektriväljas Juhi sattumisel elektrivälja hakkavad vabad laengud(elektronid) juhis liikuma, sest neile mõjub elektrijõud. Dielektrikus laengukandjad vabalt ei liigu. Nad võivad nihkuda asendist. Toimub polariseerumine. Orienteerunud dipoolid tekitavad ainele mõjuva välja suhtes vastassuunalise välja. Varjestamine. Elektriliseks varjestamiseks nim mingi keha kaitsmist elektrivälja mõju eest. Elektrimahtuvus Elektrimahtuvus kirjeldab keha laadumisvõimet. Elektrimahtuvus C iseloomustab kahe juhi omadust mahutada rohkem v vähem elektrilaenguid. Mahtuvus C näitab kui suure laengu viimisel ühelt kehalt teisele tekib kehade vahel ühikuline pinge. C=q/U; q=laeng (C); U=pinge(V); C=mahtuvus(F, farad) Kondensaator Kehade süsteemi, mis on loodud mingi kindlae mahtuvuse saamiseks nim. kondensaatoriks. C=E0ES / d : E0=8,85*10(-12) S=pindala plaatidel; E=Dielektriline läbitavus d=plaatide vaheline kaugus (m) Kasutatakse: 1)vooluühtlustamiseks 2)elektroonikas
1 1. Magnetväli vaakumis. amperi seadus 2. elektrimahtuvus 3. pooljuhtmaterjali el juhtivus 4. optika põhiseaduses 5. valguse polarisatsioon 1. Paigalseisva laengu korral magnetvälja ei täheldata. Magnetväli tekib koos liikuvate laengute ehk el. vooluga. Magnetvälja põhiomadus: ta mõjutab välja asetatud liikuvaid laenguid ehk el. voolu jõuga. El. vool on nii magnetvälja tekitaja kui ka selle vastuvõtja. Amperi: juhile mõjuv jõud on võrdeline voolutugevusega
I= r +R (r vooluallika sisetakistus) Vahelduvvoolu efektiivväärtus Im A (Im amplituudväärtus) I= 2 Pinge U = A V q Pinge U = 1 - 2 V Elektrimahtuvus q F (farad) C= U Elektrimahtuvus C = 40 R C2 F (farad) ( 0 = 8,85 10 -12 ) m2 N 2 Elektrimahtuvus 0 S C2
Arvestus " Elektrostaatika" Füüsikaliste suuruste tähised ja mõõtühikud: elektrilaeng: q/1C(kulon) jõud: F/ 1N(njuuton) elektrivälja tugevus: E / 1C/N kaugus laengust: r/ pinge: U/ 1V/(volt) töö elektriväljas: A/ J(dzaul) elektrimahtuvus: C/ 1F(farad) elektrivälja energia: E/ N(njuuton) elektrivälja potensiaal: sabaga p/ 1V(volt) Valemid: elektriväljatugevus: E(vektor)= F(vektor)/q punktlaengu elektriväljatugevus: E= k*q/r ruuduga laengutevaheline mõjujõud: F= q1*q2/ r ruuduga töö elektriväljas: A= E*q*s elektriline pinge: U= A/q elektrivälja potensiaal: sabaga p= Ep/q elektrimahtuvus: C= q/U elektrivälja energia: Ep= E*q*d Seadused ja printsiibid:
tugevus Elektrivälja E N/C njuutonit kuloni Laengutevaheline mõjujõud F=k*(q1*q2/r2) tugevus kohta Kaugus laengust r M meeter Töö elektriväljas A=Es=Eqs Pinge U V volt (J/C) Elektriline pinge U=A/q Töö elektriväljas A J dzaul Elektrivälja potensiaal fii=Ep/q Elektrimahtuvus C F farad (C/V) Elektrimahtuvus C=q/U Elektrivälja Ee Elektrivälja energia Ee=CU2/2 energia Elektrivälja fii V volt (J/C) potensiaal Dielektriline läbitavus Seadused ja printsiibid: Coulomb'i seadus: Kaks punktlaengut mõjutavad üksteist jõuga vaakumis, mis on värdeline nende laengute korrutisega ja pöördvõrdeline laengutevahelise kauguse ruuduga (F=k*(q1*q2/r2))
Töö laengute ümberasetumisel elektri välja ühest punktist teise ei sõltu liikumise teest, vaid ainult nende punktide vahelisest kaugusest, mõõdetuna piki välja suunda. A=qEd Potensiaal (skalaar)antud punktis-suurus, mida mõõdetakse positiivse laengu ümberpaigutamisel lõpmatusest välja antud punkti tehtava töö ja ümberpaigutava laengu suurus suhtega. Y=A/q volt. Välja kahe punkti potensiaalide vahet nim välja pingeks nende punktide vahel. Pot vahe U=A/q Juhi elektrimahtuvus- juhi laengu ja tema potensiaali suhtega mõõdetav suurus.C=q/Y. Elektrimahtuvus iseloomustab juhi võimet salvestada elektrilaengut. Mahtuvuse ühik on farad-F Kondensaator koosneb kahest juhist, mis on teineteisest eradatud õhukese dielektrikukihiga. Plaatkondensaatori(lihtsama) moodustavad kaks ühesugust dielektrikuga eraldatud paralleelset metallplaati. Kondensaatori laadimiseks tuleb ühendada tema plaadid(katted) pingeallika klemmidega
6 1. elektrimahtuvus 2. vooluallika kasutegur 3. biot-savarti-laplace seadus 4. transformaator 5. soojuskiirgus 1. Tähendab laengut, mis kulub keha laadimiseks teatud potensiaalini. Keha potensiaal kasvab võrdeliselt talle antud laenguga fii-q Võrdetegur on 1/C C=q/fii Elektrimahtuvus on laeng, mis tuleb anda juhile, et muuta potensiaalide vahet ühe ühiku võrra 2. Elektriahel koosneb ühendusjuhtmetest, vooluallikast ja tarbijast. =Pk/P=U/E=R/Ro+R P-vooluallika koguvõimsus Pk-vooluallika kasulik võimsus Ro-vooluallika sisetakistus R-koormuse takistus. Kasuliku võimsuse suhe vooluallika koguvõimsusesse määrab vooluallika kasuteguri. Maksimaalse kasuliku võimsuse saame takistuste suhte juures R/R=1 kasutegur on siis 50%
5. valguse polarisatsioon 1. Paigalseisva laengu korral magnetvälja ei täheldata. Magnetväli tekib koos liikuvate laengute ehk el. vooluga. Magnetväljapõhiomadus: ta mõjutab välja asetatud liikuvaid laenguid ehk el. voolu jõuga. El. vool on nii magnetvälja tekitaja kui ka selle vastuvõtja. Amperi: juhile mõjuv jõud on võrdeline voolutugevusega ja juhi pikkusega ning oleneb juhi asendist magnetvälja suhtes ja magnetvälja tugevusest. F=k1Bilsina B-induktsioon(tesla) 2. Elektrimahtuvus-laeng, mis kulub keha laadimiseks teatud potensiaalini. Keha potensiaal kasvab võrdeliselt talle antud laenguga. fii-q Võrdeteguriks on 1/C C=q/fii. Elektrimahtuvus on laeng, mis tuleb anda juhile, et muuta potensiaali ühe ühiku võrra. C/v=F(farad) 3. Pooljuhtideks nimetatakse materjale, mis jäävad juhtide ja dielektrikute vahele. Neil on tugev juhtimise sõltuvus temperatuurist, elektrivälja tugevusest, valgustatusest ja mehaanilisest survest
teise tehakse 1J tööd. 1 W on võimsus, mille korral tehakse ühes sekundis 1J tööd. 1 Wb on selline magnetvoog, mille korral antud suurusest vähenemisel 0-ni induts kontuuris emj 1V 1 s jooksul. Faraday arv näitab, et 1 mooli aine eraldamiseks elektrolüüsil elektroodidele peab elektrolüüti läbima laeng 96500 C. Ühikute tuletuskäigud: Elektrivälja tugevus Elektrivälja punkti potentsiaal Elektrimahtuvus Magnetiline induktsioon Magnetvoog Induktiivsus
Elektrivälja ja laetud keha igal punktil on mingi potentsiaal + või . Elektrivälja töö 1C nihutamisel on max, kui laem viiakse lõputusse või maasse, kus E=0. Maa enda potentsiaal loetakse praktikas võrdseks 0, kuigi on tegelikult kosmilisete kiirguste tagajärjel negatiivne = Amax/ q = Wp/q. Wp on laengu q potentsiaalne energia. 1) Pinget võib nim. ka potentsiaalide vaheks. 2) Potentsiaali võib nim. ka pingeks keha ja Maa vahel. (kasutatakse praktikas) Elektrimahtuvus näitab kui suur laeng tekitab juhil 1V potentsiaali või !V pinge juhtide vahel. Elektri mahtuvuse tähis C, ühik 1F (farad) 1F= 1C/1V, s.t. juhi mahtuvus on 1F kui ühe kuloni suurene laeng tekitab ainult 1V potentsiaali, selline metallkera peaks olema maast umbes 1000 korda suurem. C= q/ . Kondensaatorid Lihtsam kond. koosneb 2-st teineteisest isoleeritud metalllehest- eletroodist. Andes ühele laengu +q, omab teine laengu q. Seega kond. laeng võrdub 1katte laeng kond. maht C= q/U,
ampri võrra tekitab läbi tema kontuuri magnetvoo üks veeber. Teise definitsiooni järgi on üks henri sellise vooluringi induktiivsus, milles elektrivoolu tugevuse muutus ühes sekundis ühe ampri võrra indutseerib elektromotoorjõu üks volt. 4. Pooli induktiivsus sõltub- on võrdeline mähise keerdude arvu ruuduga, kuid on veel sõltuvuses mähise ja poolisüdamiku kujust ning südamiku materjalist. 5. Elektrimahtuvus- iseloomustab keha võimet säilitada elektrilaengut. Elektrimahtuvus näitab, kui suure laengu üleviimisel ühelt kehalt teisele tekib kehade vahel pinge 1 volt. Farad on sellise kondensaatori elektrimahtuvus, millele antud laeng üks kulon tekitab kondensaatori katete vahel pinge üks volt. Ühik: F= C/V=A*s/ (J/C)=A2*s4/(m2*kg) 6. Kondensaatori mahutuvus sõltub ehitusest, täpsemalt plaadi pindalast ja kahe plaadi vahelisest kaugusest. Ei
................7 6.Elektrivälja potentsiaal. ....................................................................................... 9 7.Elektriline pinge. ................................................................................................10 8.Juht elektriväljas................................................................................................ 12 9.Dielektrik elektriväljas........................................................................................ 13 10.Elektrimahtuvus. Kondensaatorid....................................................................14 1. Elektrilaeng. Elektroskoop. 2. Coulombi seadus. Ülesann e 1 Leidke tõmbejõu F, millega elektron ja prooton mõjutavad teineteist vesiniku aatomis. Osakeste vahekauguseks loeme vesiniku aatomi raadiuse 5,3 10 -11 m. Ülesann e 2 Kahe punktlaengu vahel, millest ühe väärtus on 10 pC, seisab klaas ( = 7). Laengute vahekaugus on 10 mm ja nendevaheline jõud on 7 10 -4 N. Milline on
Potensiaal elektriväljas oleva laengu potensiaalse energia ja laengu suhe. Potensiaalide vahe laengu liikumise trajektoori algus ja lõpppunkti potensiaalide vahet. 1V (volt) 2 punkti potensiaalide vahe on võrdne 1V kui 1C suuruse laengu ümberpaigutamisel elektrivälja ühest punktist teise tehakse tööd 1 J Seos potensiaalide vahe ja elektriväljatugevuse vahel E=U/d Ekvipotensiaalpinnadpinnad, mille kõikidel punktidel on ühesugused potensiaalid Elektrimahtuvus Füüsikaline suurus, mis iseloomustab juhi laengut. C=q/U Kondensaator . seade, mis koosneb kahest juhist ja mis on teineteisest eraldatud õhukese dielektriku kihiga. 1F (faraad) on sellise kera elektrimahtuvus, mille raadius on 9*10^9m
Elektrivälja tugevus vektoriaalne füüsikaline suurus, mis on arvuliselt võrdne mingisuguses elektrivälja punktis mõjuva jõu ja vastava laengu suhtega. Elektrivälja jõujooned sellised elektrivälja iseloomustavad jooned, mille puutuja siht igas välja punktis ühtib elektrivälja tugevuse (E) sihiga. Potentsiaalide vahe ehk pinge skalaarne füüsikaline suurus, mis on arvuliselt võrdne laengu ümber paigutamisel tehtud töö ja vastava laengu suhtega. Elektrimahtuvus iseloomustab elektrit juhtiva keha või kehade süsteemi laadumisvõimet. Kondendsaator kehade süsteem, mis on loodud mingi kindla mahtuvuse saamiseks. Koosneb kahest juhtivast plaadist e. kattest, mille vahel paikneb dielektriku kiht.
d) mõõtühiku nimetus e) mõõteriist 1) Elektrilaeng - c) füüsikaline suurus (lk 8) 2) Punktlaeng - a) idealiseeritud objekt (lk 21) 3) Proovilaeng - a) idealiseeritud objekt ( 4) Elementaarlaeng c) füüsikaline suurus (lk 10) 5) Kehade elektriseerimine - b) füüsikaline nähtus (lk 8) 6) Kuloniline jõud c) füüsikaline suurus 7) Kulon - d) mõõtühiku nimetus (lk 15) 8) Volt - d) mõõtühiku nimetus (lk 46) 9) Farad - d) mõõtühiku nimetus (lk 65) 10) Elektrimahtuvus - c) füüsikaline suurus (lk 63) 11) Elektrostaatiline väli c) füüsikaline suurus 12) Elektrivälja tugevus - c) füüsikaline suurus (lk 30) 13) Elektromagnetiline vastasmõju - b) füüsikaline nähtus (lk 5) 14) Njuuton - d) mõõtühiku nimetus 15) Elektromeeter - e) mõõteriist (lk 81) 16) Aine dielektriline läbitavus - c) füüsikaline suurus (lk 23) 6 .Missugused on järgmiste suuruste ühikute tähised SI-s ? (7p.) 2 2 a) N*m /C 2 b) C /(N m)
7)Millal ja miks toimub deelkriku läbilöök V : valede laengukandjate arv kasvab seeläbi nagu lumelaviin mägedes ning deelektrik muutb juhiks sellist nähtust nim. Deelektriku läbilöögiks. Tavaliselt on läbilöök lühiajaline kuna pinge ja seega ka väljatugevus vähenevad kiiresti voolu läbiminekult ainesse dielektriku vähesed vabad laengukandjad võivad tugevas elektriväljad kiirennevalt liikudes omdandada energia mis on piisav elektronide väljalöömiseks keemilisest sidemest. Elektrimahtuvus Elektrimahtuvus on suurus mis iseloomsutab elekttrit juhtiva keha võimet võtta vastu ja säilitada endas elektrilaengut. Lühidalt: Mahtuvus on keha laadumisvõime iseloomustaja, selle tähiseks on täht C. Keha elektrimahtuvus näitab, kui suure elektrilaengu ülekandmisel kehale tekib tema potentsiaali ühikulise suurusega (=1V) muutus C = Q/fi kus C(F) keha elektrimahtuvus Q(C) keha elektrilanegu suurus fi (V) keha elektriline potentsiaal.
2.Coulombi seadus. *Kahe punktlaengu vahel mõjuv jõud on võrdeline laengute suurustega ja pöördvõrdelinelaengute vahelise kauguse ruuduga. 3.Elektriväli, väljatugevus. *Elektrivälja tugevus mingis välja punktis võrdub antud punkti paigutatud laengule jõu ja laengu suuruse suhtega. 4.Elektrivälja potensiaal, töö elektriväljas. *Elektrivälaja mingi punkti potensiaaliks nimetatakse antud punkti paigutatud laengu potensiaalse energia ja laenu suuruse suhet. 5.Elektrimahtuvus. *Elektrimahtuvus kui füüsikaline suurus on võrdeline plaatidel oleva laenguga ja on pöördvõrdeline plaatide potensiaalide vahega. 6.Kondensaatorid. *Kondensaatori ülessandeks on koguda endasse elektrilaengut(elektrit). Kondensaatorid jagunevad: a)alalise mahtuvusega kondensaator, b)muudetava mahtuvusega kondensaator, c)suuremahtuvusega kondensaator. Igat kondensaatorit iseloomustab tema elektriline mahtuvus. 7.Mõiste elektrivoolust, voolutugevus.
25. Potentsiaal: väljas oleva laengu pot. e. ja laengu suhe, =/q 26. Potentsiaalide vahe: lanegu liikumise algus ja lõpp-punkti trajektoori potentsiaalide vahe Potentsiaalide muut: lõpp-punkti ja algpunkti potentsiaalide vahe = 2- 1 27. 1V on kahe potentsiaali vahe, kui 1C suuruse laengu ümber paikutamisel ühest punktist teise teeb elektriväli töö 1J 28. A=qEd; A=qU; qEd=qU; E=U/q 29. Ekvipotentsiaalipinnad: pinnad, mille kõikidel punktidel on ühesugune potentsiaal. 30. Elektrimahtuvus: ühe juhi laengu ja juhtide potentsiaalide vahe suhe C=q/U 31. Kondensaator- kaks juhti, mis on teineteisest eraldatud õhukese dielektriku kihiga. 32. [1F]: kahe juhi elektrimahtuvus on 1F, kui hehde juhtide laengute 1C ja -1C andmisel tekib nende vahel pinge 1V.
F E= q0 Millega võrdub laengute ümberpaigutamisel tehtud töö elektriväljas? Punktide vahelise kauguse ja elektrivälja tugevusega A=Eqd Mida nimetatakse potentsiaalide vaheks ehk pingeks? Kahe punkti vaheline pinge elektriväljas on võrdeline elektriväljas tehtava töö laengu ühest punktist teise viimisel ja A U= q laengu suhtena. Milline on plaatkondensaatorite elektrimahtuvus? Võrdeline dieelektriku läbitavusega, plaadi pindalaga ja pöördvõrdeline plaatidevahelise kaugusega. C=0 Sd Kogu töö keha laadimisel laenguni q on A=U*q2 Kuidas arvutada rööp-ja jadaüheduses olevate kondensaatorite kogumahtuvust? RööbitiC=C1+C2..., jadamisi 1/C=1/C1+1/C2... Mida näitab aine suhteline dielektriline läbitavus? Naitab, mitu korda on laengute vaheline jõud keskkonnas vaikesem kui vaakumis. = F0/F Mida kujutab endast elektrivool
elektrivälja mõjuta. Senjettelektriku omadused võivad tekkida ainult kristallilistel ainetel. Kui tavalistel dielektrikutel on E vahemikus 10, siis senjettidel on see vahemikus 10 000 100 000. Polarisatsioon võib tekkida senjettelektrilistes ainetes ka mehaanilise mõjutamise teel. Seda nimetatakse piesoelektriliseks efektiks. Piesoelektriline efekt on ka räni kristallidel, mida kasutatakse ka tehnikas, näit. kvartsgeneraatorid. Elektrimahtuvus ja kondensaatorid Elektrimahtuvus laeng, mis kulub keha laadimiseks teatud potensiaalini. Keha potensiaal kasvab võrdeliselt talle antud laenguga. fiiq Võrdeteguriks on 1/C C=q/fii. Elektrimahtuvus on laeng, mis tuleb anda juhile, et muuta potensiaali ühe ühiku võrra. C/v=F(farad) Kondensaatoriks nimetatakse teineteise lähedale asetatud ja teineteisest isoleeritud elektrijuhi paari. Juhipaari mahtuvus C=q/ fii1fii2 Kondeka mahtuvus on laeng, mis tuleb viia kondeka ühelt juhilt
välja potentsiaaliks antud punktis.Potentsiaal on skalaarne suurus. + laetud keha elektrivälja punktide potentsiaalid on positiivsed, - on negatiivsed.Välja kahe punkti potentsiaalide vahet nim. välja pingeks nende punktide vahel.Praktilises elektrotehnikas võetakse potentsiaali nullpunktiks maa pinna mistahes punkt. Potentsiaali ja potentsiaalide vahe ühikud Tööühik 1 dzaul,laengühikuks on kulon, pot. Ja pot-aalide vahe ühik on dzaul/kulon ehk volt. Elektrimahtuvus Juhi laengu ja tema potentsiaali suhtega mõõdetavat suurust nim. juhi elektrimahtuvuseks.See iseloomustab juhi võimet salvestada elektrilaengut,mis tähendab seda,kui palju see või teine juht on võimeline mahutama enda sisse või enda pinnale elektrilaenguid. Kondensaator Kondensaator koosneb kahest juhist,mis on teineteisest eraldatud õhukese dielektrikukihiga.Plaatkondensaatori moodustavad kaks ühesugust dielektrikuga eraldatud paralleelset metallplaati
13. Lähtudes joonisest tõestage seos laengu pindtiheduste ja raadiuste vahel. Vaatame kahte kerakujulist juhti, mis on ühendatud juhtmega. See tähendab, et ´kogu see süsteem on ühe potentsiaaliga. Anname süsteemile lisalaengu. Lisalaeng: 14. Lähtudes joonisest tõestage seos elektriväljatugevuste ja raadiuste vahel. Asendame laengu potentsiaalide avaldisesse. 15. Mis on üksiku juhi elektrimahtuvus. Ühik. Kuid suhe q/ ei sõltu kehast. See on keha elektrimahtuvus.
kustutamata, mis tõttu tekib difraktsioono maksimum. See meetod ei arvesta valguslainete intensiivsuste erinevust. Fresneli tsoonide mmetdiga saab määrata difraktsiooni ümaral aval ja kettal. Difraktsioonivõreks nim. üksteisega paraleelsete pilude süsteemi. Praktilisi rakendusi: valguse lahutamist spektriks difraktsioonivõre abil. difraktsiooni nähtus määrab ka optilise riistade lahutusvõime. Röntgni kiirguse puhul. VI 1. Elektrimahtuvus-Elektrostaatikas tähendab elektrimahtuvuse mõiste laengut, mis kulub keha laadimiseks teatud potensiaalini. Keha potensiaal kasvab võrdeliselt talle antud laeguga. q. potensiaal (fii) qC ehk C=q - järelikult: Elektrimahtuvus on laeng, mis tuleb anda juhile, et muuta sellepotensiaaliühe ühiku võrra. 1CV=1F (Farad- mahtuvuse ühik) Kera mahtuvuse valem: C=40R 2. Vooluallika kasutegur-Elektriahel koosneb reeglina vooluallikast, ühendjuhtmetest ja tarbiast e.
U=Um/√2 7. R=U/I 8. Pinge võrrand: u = Um cos wt 9. Voolutugevuse võrrand: i = Im sin wt 10. Laengu võrrand q = qm cos wt 11. Induktiivtakistus Rl = Lw 12. Mahtuvustakistus Rc = 1/ Cw 13. T=2 π√l/g 14. T=2 π√m/k 15. .....on laengu (q), voolutugevuse (I) ja pinge (U) perioodilised muutumised. 1. Vooluring, mille abil tekitatakse elektromagnetvõnkumisi on võnkering. Võnkeringi koostisosad on kondensaator ja pool. Kondensaatorit iseloomustav suurus on elektrimahtuvus C, ühikuks farad (F) ja pooli iseloomustav suurus on induktiivsus L, ühikuks henri (H). 2. Elektromagnetvõnkumiste perioodi saab arvutada valemist, mida nimetatakse Thompsoni võrrandiks. 3. Voolutugevusel ja pingel on erinevad väärtused - hetkväärtus (suvalisel hetkel mõõdetud), efektiivväärtus (I) (nn keskmine väärtus) ja amplituudväärtus (maksimaalne väärtus). 4. Võnkeringi takistus koosneb kolmest osast: a) juhtmete takistus (efektiivtakistus R)
U Pinge Elektrivälja töö 1C F Farad 1F=1C/1V C=q/U nihutamisel ühest punktist C= teise Elektrivälja Elektrivälja töö 1C V Volt potsensiaal viimisel lõpmatusse C Elektrimahtuvus Näitab, kui suur laeng tekitaks juhil 1V potensiaali või kondensaatori 1V pinge Wel Elektrivälja energia Töö, mida elektriväli võib J Dzaul teha Suhteline dielektriline Näitab, mitu korda aine - Ühikuta =81 läbitavus vähendab elektrivälja
on omavahel paraaleelsed sirged, mille vahekaugus ei muutu. 6.Mida nimetatakse elektrivälja potentsiaaliks? Suurus, mis kirjeldab elektrivälja võimet teha laengu nihutamisel tööd Töö, mida tehakse laengu liigutamisel ühest punktist teise 7.Töö elektriväljas,valem,ühik. A=U*q (J dzaul) 8.Mis on elektriline pinge? Valem ühik. Elektrivälja kahe punkti potensiaalide vahe. U=A/q 9.Mida iseloomustab kahe juhi elektrimahtuvus? (juhi) võime salvestada laengut 10.Mahtuvuse valem,tähis,ühik. C=q/U (C/V) Farad F 11.Mis on kondensaator? Plaatide süsteem, mille ül. On säilitada laengut(hetkeks, või anda edasi). Laengut saab muuta Keha süsteemi, mis on loodud mingi kindla mahtuvuse saamiseks 12.Kondensaatori liigid,ühendamine. Paber, pöörd ja elektrolüütkondensaator Jada ja rööpühendus 13.Kondensaatorite kasutusalad.
· Millal ja miks toimub deelkriku läbilöök V : valede laengukandjate arv kasvab seeläbi nagu lumelaviin mägedes ning deelektrik muutb juhiks sellist nähtust nim. Deelektriku läbilöögiks. Tavaliselt on läbilöök lühiajaline kuna pinge ja seega ka väljatugevus vähenevad kiiresti voolu läbiminekult ainesse dielektriku vähesed vabad laengukandjad võivad tugevas elektriväljad kiirennevalt liikudes omdandada energia mis on piisav elektronide väljalöömiseks keemilisest sidemest. Elektrimahtuvus Elektrimahtuvus on suurus mis iseloomsutab elekttrit juhtiva keha võimet võtta vastu ja säilitada endas elektrilaengut. Lühidalt: Mahtuvus on keha laadumisvõime iseloomustaja, selle tähiseks on täht C. Keha elektrimahtuvus näitab, kui suure elektrilaengu ülekandmisel kehale tekib tema potentsiaali ühikulise suurusega (=1V) muutus C = Q/fi kus C(F) keha elektrimahtuvus Q(C) keha elektrilanegu suurus fi (V) keha elektriline potentsiaal.
mingisse elektrostaatilise välja punkti asetatud elektrilaengupotentsiaalse energia ja laengu suuruse suhtega. 8. Mahtuvus on arvuliselt võrdne laenguga, mida on tarvis üle kanda ühelt kehalt teisele, et kehadevaheline pinge tõuseks ühe ühiku võrra. Mahtuvuse ühikuks on 1 F(farad) Kui juhi mahtuvus on 3 pF( 1 pF= 10 astmel -12F) 9. Kondeksaatoriks nimetatakse kahest kehast koosnevat süsteemi, millel on küllalt suur elektrimahtuvus. Lihtsaim kondensaator koosneb kahest teneteise lähedal asuvast paralleelsest plaadist ja seda nimetatakse plaatkondensaatoriks. Plaatkondensaatoris asetsevad kaks plaati paralleelselt. 10. Dielektrikuga kondensaatori mahtuvus C on (epsilon) korda suurem dielektrikuta kondensaatori mahtuvusest C´. C´= x 0 x S/ d. Kondensaatori mahtuvus suurenes dielektriku läbitavuse võrra ning vähenes plaatidevahelise kauguse võrra
Elektromagnetism 6. Elektriväli Märksõnad: elektrilaeng, laengu jäävuse seadus, punktlaeng, Coulomb'i seadus, elektrivälja tugevus, töö elektriväljas, pinge, elektrimahtuvus, plaatkondensaator. Oskused: ülesannete lahendamine laengu jäävuse seaduse, Coulomb'i seaduse, elektrivälja tugevuse ja töö kohta elektriväljas. kus k elektriline konstant, q elektrilaeng, F jõud, r kaugus kahe laengu vahel, E elektrivälja tugevus, A töö, l nihe, potentsiaalide vahe, U pinge kondensaatori plaatide vahel, C mahtuvus, plaatkondensaatori mahtuvus, 0 elektriline konstant,
Elektromagnetism 6. Elektriväli Märksõnad: elektrilaeng, laengu jäävuse seadus, punktlaeng, Coulomb'i seadus, elektrivälja tugevus, töö elektriväljas, pinge, elektrimahtuvus, plaatkondensaator. Oskused: ülesannete lahendamine laengu jäävuse seaduse, Coulomb'i seaduse, elektrivälja tugevuse ja töö kohta elektriväljas. kus k elektriline konstant, q elektrilaeng, F jõud, r kaugus kahe laengu vahel, E elektrivälja tugevus, A töö, l nihe, potentsiaalide vahe, U pinge kondensaatori plaatide vahel, C mahtuvus, plaatkondensaatori mahtuvus, 0 elektriline konstant,
jõu suunda. Millal tekib juhtme otstele pinge? Kui juhtmelõik liigub magnetvälja. Millistel tingimustel tekib juhtme otstele pinge? Pinge tekib liikumisel, mis ei toimu magnetvälja sihis. Kuidas mõista magnetvoo muutust? Magnetvoog näitab millisel määral läbivad magnetvälja jõujooned vaadeldavad pinda, selle pinna suuruse ja asendi tõttu magnetväljas. Magnetvoog = B S cos(beeta) Ühik 1 Wb Kondensaator (mahtuvus) - on kehade süsteem, mis on loodud mingi kindla mahtuvuse saamiseks. Elektrimahtuvus on düüsikaline suurus, mis iseloomustab kehade süsteemide võimet salvestada endassse laengut ja seeläbi tekitada elektrivälja. Mahtuvuse ühik on 1F (farad) Kahe keha omavaheline mahtuvus näitab kui suure laengu viimisel ühelt kehalt teisele tekib kehade vahel ühikuline pinge. C= Q/U Juhtme liikumine magnetväljas tekitab juhtmes induktsioonvoolu. Endainduktsioon Pool hakkab voolu muutumisel toimima vooluallikana, mille elektromootorjõudu nimetatakse
7. Juht elektriväljas (fooliummüts) * Laengukandjad saavad vabalt liikuda 8.Dielektrik elektriväljas * Aineosakeste väli ei suuda ainele mõjuvast väljast täielikult jagu saada * Laengukandjad ei saa vabalt liikuda. Võivad ainult natuke nihkuda, asendist, milles nad olid elektrivälja puudumisel * Mittejuht. Ei sisalda vabu laengukandjaid * Aine, milles elektrivälja mõjul toimub seotud laengukandjate nihkumine oma tasakaaluasendi suhtes 9.Elektrimahtuvus, kondensaator * Mahtuvus Näitab, kui suure laengu viimisel ühelt kehalt teisele tekib kehadevaheline ühikuline pinge * Kondensaator Kehade süsteem, mis on laengu kogumiseks ette nähtud * Kondensaatori mahtuvus sõltub pindalast * Olulised kondensaatori omadused: Saame energia kätte kohe * Kasutatakse: Välklampides, klaviatuurides
Laengute jaotus juhis. Elektrostaatiline induktsioon ja varjestus. Juhid on ained, mis sisaldavad laenguid, mis saavad liikuda mistahes kaugusele nõrga elektrivälja toimel. Välise elektrivälja puudumisel juhi pinnal elektriväli puudub, sest juhi enda laengud kompenseerivad üksteist. Väliselektrivälja toimel hakkavad laengud liikuma . Välisvälja toimel tekib vooluimpulss, mille tulemusena laengud liiguvad niikaua kuni tekib tasakaal. 12. Elektrimahtuvus. Kondensaatorid. Elektrimahtuvus on laeng, mis tuleb anda juhile, et muuta selle potentsiaali ühe ühiku võrra. 13. Laengute süsteemi, laetud juhi ja kondensaatori energia.
siseenergia, A - töö positiivse ühiklaengu välisjõudude vastu, ümberpaigutamiseks tuleva Soojushulga (Q), ühikuks on kõrvaljõudude tööga nim. emj. dzaul (J). E=A/q (V). 2. Vooluallika kasutegur - Elektriahel 5. Variant koosneb tarbijast, 1.Elektrimahtuvus - Laeng, ühendusjuhtmetest ja mis kulub keha laadimiseks vooluallikast.I=epsil/Ro+R Ro- teatud potensiaalini. Keha vooluallika sisetakistus, R- potensiaal kasvab võrdeliselt koormuse takistus, epsil-emj. talle antud laenguga. fii- ŋ=Pk/P=U/E=R/Ro+R P- q.Võrdeteguriks on 1/C fii=q/C vooluallika koguvõimsus Pk- e. C=q/fii
muutmise käigus (näiteks kokkusurumine, löök jne). 7) Selgitada piesoelektriline pöördefekt. - Piesoelektrilise pöördefekti puhul muutuvad aine mõõtmed elektrivälja mõjul. 8) Defineeri elektriline mahutavus + valem + selgitus. - Elektriline mahutavus iseloomustab elektrit juhtiva keha või kehade süsteemi laadumisvõimet. Kahe keha omavaheline mahtuvus C näitab kui suure laengu viimisel ühelt kehal teisele tekib kehade vahel ühikuline pinge. C=q/U C= Elektrimahtuvus (F) q= laengute suurus (C) U= Elektriline pinge (V) 9) Defineeri 1 Farad. - 1 Farad on niisugune ühik, kus 1 kuloni suuruse laengu viimisel ühelt kehalt teisele tekib kehade vahel pinge 1 volt. 10) Kondensaatorite kasutusalad: a) Arvuti klaviatuuri tööpõhimõte. b) Elektrisignaali ,,silumine" või ,,filtreerimine" ehk müra eemaldamine c) Laengute talletamine juhuks kui peaks vool ära kaduma hetkeks. d) Vahelduvvoolu muutmine alalisvooluks.
Elektrimahtuvus. -Kahe keha omavaheline mahtuvus näitab, kui suure laengu viimisel ühelt kehalt teisele tekib kehade vahel ühikuline pinge. C= Q/ U -Kehade süsteemi, mis on loodud mingi kindla mahtuvuse saamiseks, nim. Kondensaatoriks. -Kondensaatori mahtyvus on 1F, kui laengu 1C viimine ühelt plaadilt teisele tekitab plaatide vahel pinge 1V -Mahtuvus sõltub vaadeltavate kehade mõõtmisest, vahekaugusest ja kehadevahelise aine dielektrilisest läbitavusest. Elektrivälja energia. -Laetud keha võib elektriväljas omada energiat. ( A= qU ) ( U= Ed ) Elektrivool metallides. -Peab eksisteerima see, mis liigub, ja teiseks, peab esinema põhjus, mis tek. Liikumise. -Alalisvooluks nim. Elektrivoolu, mille tugevus ja suund ajas ei muutu. Juhtivuselektronid metallis. -Laengukandjateks on metalli aatomi väliskihi elektronid e. Valentselektronid. Voolutugevust määravad suurused. -Suurust, mis näitab laengukandjate arvu aine ruumalaühikus, nim laengukan...
Magnetväli tekib koos liikuvate laengute ehk elektrivooluga. Magnetvälja põhiomadus on, et ta mõjutab välja asetatud liikuvat laengut ehk elektrivoolu jõuga. Seda nim. magnetiliseks jõuks. Seega: Elektrivool on nii magnetvälja tekitaja kui ka selle mõju vastuvõtja. Amper`i I seadus: Juhile avalduv jõud on võrdelised voolutugevuse ja juhi pikkusega ning oleneb juhi asendist magnetväljas ja magnetvälja tugevusest. F=k1BIlsin kus võrdetegur k1=1 B - induktiivsus (tesla T) 2) Elektrimahtuvus. Elektrostaatikas tähendab elektrimahtuvuse mõiste laengut, mis kulub keha laadimiseks teatud potensiaalini. Keha potensiaal kasvab võrdeliselt talle antud laeguga. q. potensiaal (fii) qC ehk C=q - järelikult: Elektrimahtuvus on laeng, mis tuleb anda juhile, et muuta selle potensiaali ühe ühiku võrra. 1CV=1F (Farad- mahtuvuse ühik) Kera mahtuvuse valem: C=40R 3) Pooljuhtmaterjali elektrijuhitavus
Võnkering on kondensaatorit (C) ja induktiivpooli (L) sisaldav vooluring, kus tekitatakse elektromagnetvõnkumine. (kasut. raadiosagedusliku 30kHz-300MHz filtrina) Võnkeringis muundub kondensaatori energia perioodiliselt pooli magnetvälja energiaks ja vastupidi. 11. Thomsoni valem ütleb, et võnkeperiood on võrdeline ruutjuurega induktiivsusest ja mahtuvusest. Sellega saab arvutada perioodi või sagedust. T= 2 T[S]-periood L[H]- induktiivsus C[F]- elektrimahtuvus 12. Elektromagnetlaineks nim. ruumis lainena levivat elektromagnetvälja (elektrivälja+magnetväli). Seda võib nimetada ka elektromagnetvälja perioodiliseks muutuseks. See on ristlaine, s.t., et välja vektorid on laine levimise suunaga risti ! 13. Modulatsioon on informatsiooni edastamiseks kasutatava füüsikalise nähtuse (elektrivool, elektromagnetväli jne.) mingi parameetri muutmine vastavalt ülekantava signaali muutusele.
vektorsummaga mida tekitavad kõik süsteemi kuuluvad laengud üksikult. q= +/- Ne 1 q r E= 2 0 = 0,885 10 -11 ( F / m) 4H 0 r r 32. Senjettelektrikud ja piesoelektriline efekt Senjettelektrikud ja piesoelektriline efekt 1)Ained milles on moodustunud doomenid ehk polaarsed molekulid 2)temp ja mehaaniliste mõjutuste tulemusena muutub potensiaalide vahe. (löök ) 33. Elektrimahtuvus Elektrimahtuvus-Elektrostaatikas tähendab elektrimahtuvuse mõiste laengut, mis kulub keha laadimiseks teatud potensiaalini. Keha potensiaal kasvab võrdeliselt talle antud laeguga. q. potensiaal (fii) =q/C ehk C=q/ - järelikult: Elektrimahtuvus on laeng, mis tuleb anda juhile, et muuta sellepotensiaaliühe ühiku võrra. 1C/V=1F (Farad- mahtuvuse ühik) Kera mahtuvuse valem: C=40R 34. Kondensaator Kondensaatorid, nende ühendamine- Kondensaatoriks nimetatakse üksteise lähedale asetatud ja
annaabi.ee 
