VIII ELEKTROMAGNETVÕNKUMISED. ELEKTROMAGNETLAINED. 1. Elektromagnetvõnkumised a) Mõiste: emv-ks nimetatakse laengu, voolutugevuse ja pinge perioodilist muutumist Elektromagnetvõnkumised jagunevad: Vabad elektromagnetvõnkumised Sunnitud magnetvõnkumised b) Võnkering süsteem, milles toimuvad vabad emv. Koosneb poolist ja kondensaatorist. Võnkeringi joonis. C kondensaatori mahtuvus L pooli induktiivsus c) Thomsoni valem - saab arvutada võnkumiste perioodi võnkeringis. T= T- võnkumiste periood [s] ; L- induktiivsus [H] ; C- mahtuvus [F]
1)Mis on elektromagnetvõnkumised(EMV)?- ...elektri või magnetvälja perioodilised muutused (st laengu, voolutugevuse või pinge perioodilised muutused). 2)Mille poolest erineb vabad ja sunnitud elektromagnetvõnkumised?- Vabad EMV tekivad kondensaatori tühjenemisel läbi pooli, kui kondensaator on eelnevalt laetud;sunnitud EMV tekivad välise perioodilise EMJ abil (näiteks vaheldub vool, mille suud ja suurus perioodiliselt muutub). 3)VÕNKERING-kondensaatorist ja poolist koosnev süsteem. 1 - (induktiiv)pool; 2 - kondensaator 4)Mis on vahelduvvoolu tugevuse ja pinge effektiivväärtus?- Vahelduvvool- I= Pinge: U= I0, U0 - amplituut(maximum)väärtus
2) Alalisvool – kiirus konstantne, alalisvoolu ümber magnetväli, mis ajas ei muutu 3) Elektromagnetism – laengud liiguvad kiirendusega, tekivad ajas muutuvad elektri- ja magnetväli, mis on omavahel seotud Tagasiside – nähtus, mille korral ühe füüsikalise suuruse muutumine põhjustab teiste suuruste selliseid muutusi, mis omakorda mõjutavad esimest suurust Elektromagnetiline induktsiooninähtus – muutuv elektriväli tekitab muutuva elektrivälja Elektromagnetvõnkumised – elektri- ja magnetvälja perioodilised muutumised teineteiseks Elektromagnetväli – omavahel seotud elektri- ja magnetväli Vahelduvvool – vool, mille pinge või voolutugevus muutub ajas perioodiliselt U t Elektromagnetlaine – elektromagnetvõnkumiste levimine ruumis PÖÖRISELEKTRIVÄLI Elektrimootoritel ja –generaatoritel on kaks peamist komponenti – rootor (liikuv osa) ja staator (seisev osa)
Elektromagnetvõnkumised 1. Milleks on võnkeringi vaja? Et tekitada suure sagedusega elektromagnetvõnkumisi. Võnkering tekib kõrgsagedusel, on vajalik energia muundamiseks. 2. Thomsoni valem Määrab kindlaks võnkeringi omavõnkesageduse sõltuvuse mahtuvusest ja induktiivsusest. 3. Millest sõltub periood? Võnkeringi induktiivusest L ja kondensaatori mahtuvusest C. 4. Lainepikkus, periood, sagedus Elektromagnetlainete toime sõltub lainete sagedusest f või lainepikkusest λ. 5. Elektromagnetlainete skaala 6. Kuidas raadiolaineid liigitatakse? Lainepikkuse järgi – *pikklained üle 1000 m *kesklained – 100-1000 m *lühilained – 10-100 m *ultralühilained – alla 10 m 7. Kuidas raadiolained levivad? Saatjate kaudu. 8. Kasutamise 3 võimalust. Raadioside - informatsiooni edastamine raadiolainete vahendusel. Raadiolo...
Magnetism (takistuse- ja temperatuuritegur) näitab, kui suure osa võrra oma väärtusest 0°C juures muutub keha takistus temperatuuri tõustes 1°C võrra. 1T on sellise homogeense magnetvälja magnetiline induktsioon, mille korral vooluraamile pindalaga 1m 2 ja voolutugevusega 1A mõjub max pöördemoment 1Nm. Ampere'i jõuks F nim magnetväljas vooluga juhile mõjuvat jõudu. Jõu suunda määratakse vasaku käe reegli abil: kui induktsioonijooned suubuvad peopessa ja väljasirutatud sõrmed näitavad voolusuunda juhis, siis pöial näitab Ampere'i jõu suunda. F = BIl sin F = I ( d l × B) Lorentzi jõuks FL nim elektriväljas liikuvale kehale mõjuvat jõudu. (vasaku käe reegel) FL = qBv sin Magnetiline induktsioon B on vektoriaalne suurus, mis on arvuliselt võrdne vooluraamile mõjuva max ...
ja vastupidi), nende uurimise teeb raskeks tagasiside olemasolu. Tagasiside- nähtus, mille korral ühe füüsikalise suuruse muutumine põhjustab teiste suuruste sellliseid muutusi, mis omakorda mõjutabad esimest suurust(nt. Matemaatiline pendel)EM-i juures avaldub tagasiside elektri-ja magnetvälja vastastikustes muutumistes. EM induktsiooni nähtuseks nimetatakse muutuva elektrivälja tekitamist muutuva magnetvälja poolt Elektromagnetvõnkumised- elektri-ja magnetvälja perioodilised muutumised teineteiseks, nt.vahelduvvool Elektromagnetlaine-elektroimagnetvõnkumiste levimine. Saavad levida aka vaakumis, ainet pole vaja Induktsioonivool-muutuva magnetvälja korral tekkiv vool. Kui juht panna magnetväljas liikuma, siis koos juhiga liiguvad temas olevad vabad laengukandjad, neile mõjub Lorentzi jõud, mis on risti magnetväljaga.
Vahelduvvool ja elektromagnetvõnkumised Mis nähtusel põhineb trafo töö? Elektromagnetilise induktsiooni nähtusel. Milleks kasutatakse vahelduvvoolugeneraatorit ja kus? Vahelduva elektromagnetväljas energia tootmiseks elektrijaamades Mille tekitajaks on muutuv elektriväli? Vahelduvvooli tekitajaks Miks kasutatakse trafot vahelduvvoolu korral? Trafot kasutatakse vahelduvvoolu pinge tõtstmiseks või madaldamiseks. Millisteks aladeks jaguneb optiline kiirgus elektromagnetlainete skaalal
U I R pöördvõrdeline selle lõigu takistusega. 14. Mida nimetatakse lühiseks elektriahelas? Kui elektriseadmetes satuvad pingestatud juhtmed või erinimelised klemmid omavahel või mõne metalleseme kaudu ühendusse, siis muutub vooluringi takistus väga väikeseks. Seda nimetatakse lühiseks. Elektromagnetvõnkumised ja lained. (Tarkpea) 1. Mida kujutab endast vahelduvvool? elektrivool, mille suund perioodiliselt muutub 2. Mille poolest erineb faasijuhe nulljuhtmest? Nulljuhe on maandatud, faasjuhe on maandamata. Pinge nulljuhtme ja Maa vahel on null, pinge faasjuhtme ja Maa vahel on kodudes 220V 3. Kuidas on ühendatud majapidamistes elektritarbijad omavahel ja miks selliselt? 4. Milline on kaitsmete ehitus ja ülesanne?
Elektromagnetism käsitleb elektri- ja magnetnähtuste omavahelisi seoseid ja vastastikuseid muundumisi. Uurib eelkõige laetud osakeste mitteühtlast liikumist. TAGASISIDE nähtus, mille korral ühe füüsikalise suuruse muutumine põhjustab teiste suuruste selliseid muutusi, mis omakorda mõjutavad esimest suurust (matemaatiline pendel) Elektormagnetismis tähendab tagasiside seda, et ühe välja muutumine põhjustab teise välja muutumist. See omakorda mõjutab esimest. Elektromagnetilise induktsiooni nähtuseks nim. seda kui magnetvälja muutumine tekitab muutuva elektrivälja ELEKTROMAGNETVÕNKUMINE elektri- ja magnetvälja perioodilised muundumised teineteiseks ELEKTROMAGNETLAINE elektromagnetvõnkumiste levimine ruumis (selle laine levimiseks pole vaja keskkonda raadiolaine, valgus jne) Pööriselektriväli Alalisvoolu allikal on rootoriks (pöörlev osa) püsimagnet ja staatoriks mähis Alalisvoolu generaatorites tekib elektrivool tänu laengutele mõ...
sagedus on määratud võnkeringi moodustavate kehade omadustega. Võnkering Võnkeringis toimuvate C L elektromagnetvõnkumiste perioodi määrab Thomsoni valem T =2 LC William Thomson (Lord Kelvin) · Elas aastatel 1824 1907 · Rahvuselt iirlane · Absoluutse temperatuuri skaala e. Thomsoni skaala autor. Elektromagnetvõnkumised · Vahelduvvoolu võib nimetada elektriliseks võnkumiseks, mille sageduse määrab generaatori pöörlemissagedus. · Võnkering on süsteem, mis tekitab elektrilise võnkumise, mille sagedus on määratud võnkeringi moodustavate kehade omadustega. · Elektriliste võnkumistega kaasnevad samaaegsed magnetilised võnkumised. · Seda nähtust(elektrivälja ja magnetvälja samaaegset perioodilist muutumist) nimetatakse elektromagnetvõnkumiseks. James Clerk Maxwell 1831 - 1879
Milline on endainduktsioonivoolu suund vooluahela sisselülitamisel ja milline väljalülitamisel? Põhjenda seda. 23. Mida iseloomustab keha induktiivsus? 24. Mida näitab juhi induktiivsus? 25. Defineeri induktiivsuse ühik. 26. Mida väljendab voolu muutumise kiirus? Millega ta on seotud? 27. Võrdle induktiivsust inertsi nähtusega. 28. Selgita valemit endainduktsiooni elektromotoorjõu arvutamiseks. 29. Pooli magnetvälja energia valemi seletus. Elektromagnetvõnkumised ja lained. (Tarkpea) 1. Mida kujutab endast vahelduvvool? 2. Kuidas ja kus vahelduvvool tekib? 3. Milline graafik iseloomustab vahelduvvoolu? Kujuta see ja seleta, mida graafikult saab välja lugeda? 4. Milliste võrranditega vahelduvvoolu saab kirjeldada? Selgita neid. 5. Mida nimetatakse vahelduvvoolu hetk- ja mida amplituudväärtuseks? 6. Mille poolest erineb faasijuhe nulljuhtmest? 7. Kuidas on ühendatud elektritarbijad omavahel ja miks selliselt? 8
kontuuris võrdub absoluutväärtuselt kontuuri pinda läbiva magnetvoo muutumise kiirusega. Eneseinduktsiooni nähtus Muutuv magnetväli tekitab elektromotoorjõu sellessamas juhis, mida läbib magnetvälja tekitanud vool. Pooli induktiivsus on füüsikaline suurus, mis võrdub arvuliselt voolukontuuris tekkiva eneseinduktsiooni elektromotoorjõuga, kui voolutugevus selles muutub ühe ühiku võrra ajaühikus. Võnkering Lihtsaim süsteem, milles võivad tekkida vabad elektromagnetvõnkumised, koosneb kondensaatorist ja selle katetega ühendatud poolist. Thompsoni valem Võnkeperiood on võrdeline ruutjuurega induktiivsuse ja mahtuvuse korrutisest. Vahelduvvool on elektrivool, mille tugevus ja suund ajas perioodiliselt muutub. OPTIKA: Laineoptika: Valgus kui elektromagnetlaine valgusel on kahesugune olemus. Kiirgamisel ja neeldumisel käitub valgus osakeste voona. Osakeste nimetus footon ehk valguskvant. Levimisel käitub valgus lainena.
Vaba elektromagnetvõnkumine Kui kondensaator hakkab tühjenema ja tekitab induktiivpoolis muutuva voolu. Kui kondensaator on tühjenenud siis vool ei lakka, vaid laadub kondensaator uuesti, kuid vastupidiselt eelnevaga. Tekib elektromagnetiline vabavõnkumine, mis on sumbuv ja harmooniline. Üldjuhul esinevad võnkeringis energiakaod: soojuslikud kaod voolu tõttu, elektrivälja hajumine kondensaatori plaatide vahelt, magnetvälja hajumine poolist. Energia kadude tõttu on elektromagnetvõnkumised võnkeringis sumbuvad. Thomsoni valem Võnkeperiood on võrdeline ruutjuurega induktiivsusest ja mahtuvusest. T = 2 L C L- võnkeringi induktiivsus, C- võnkeringi mahtuvus (=sqrt1/LC) Elektromagnetiline isevõnkumine Võib tekkida võnkeringis kuhu antakse perioodiliselt energiat juurde kõrgsagedusgenekas ehk võnkuv süsteem täiendab ise välisest allikast oma energiavarusid. Isevõnkumine võnkesüsteemis on alalisvooluallikas, millest
o Elektrivõnked: kontuuri parameetrid ja nende seos sagedusega (perioodiga). Loeng 15 o Vahelduvvooluahel: selle elemendid, nende takistuste sõltuvus sagedusest. Loeng 16 o Suurused: lainepikkus, lainearv, nende ühikud. Lainevõrrand, selle tähised o Seos sageduse, lainepikkuse ning laine levimiskiiruse vahel. o Osakeste liikumine laines: ristlaine ja pikilaine. Loeng 17 o Valgus: Huygensi lained, Newtoni korpusklid ja Maxwelli elektromagnetvõnkumised. o Suurused: langemisnurk, peegeldumisnurk, murdumisnurk o Fotomeetria: energeetilised ja fotomeetrilised suurused, nende SIühikud. Loeng 21 o Põhimõisted: aatomituum, tuuma koostisosad, , seoseenergia, massidefekt. Tuumajõud. Et tuuma koos hoida. oli vaja veel tugevamaid jõude, kui seda on tuumaosakeste vahelised elektrilised tõukejõud. Ainult, et need ei tohtinud ulatuda tuumast kaugemale - muidu oleks tiirlevad elektronid otsekohe "alla neelatud"
Pöörlev raam homogeenses magnetväljas. Vahelduvvoolugeneraator. Vahelduvvoolu iseloomustavad põhisuurused. Aktiiv-, induktiiv- ja mahtuvustakistus vahelduvvooluahelas. Näivtakistus. Kogutakistus. Ohmi seadus vahelduvvooluringi kohta. Vahelduvvoolu võimsus aktiivtakistusel. Voolutugevuse ja pinge efektiivväärtused. Transformaator. Elektrienergia tootmine, ülekanne ja jaotamine. 3-faasiline vahelduvvool. Elektriohutus. Kaitsemaandus. Kaitsmed. Alaldi. Vaheldi. Elektromagnetvõnkumised. Võnkering. Elektromagnetväli. Elektromagnetlaine. Elektromagnetlainete skaala. Raadiolained, nende omadused ja levimine. Raadioside põhialused. Modulatsioon ja detekteerimine. Raadiolokatsioon. Optika (20h) Sissejuhatus. Valguse dualism. Valguse laine ja korpuskulteooriate ajalooline areng. Valguslainet iseloomustavad suurused. Valgus kui elektromagnetlaine. Inimese silma valgustundlikkus. Geomeetriline optika. Valguskiir. Valguse sirgjooneline levimine
saamiseni), siis võnkreringi sagedus suureneb. Suurenevad elektrivälja kaod platide vahel ja magnetväljakaod poolist. Tekib avatud võnkering,mis on väikese induktiivsuse ja mahtuvusega,kuid suure kõrgsagedusliku elektromagnetväljaga. Elektromagnetlainete abil info edastamine-Raadioside luuakse nii: saateantenni suunatud elmagnetvõnked levivad elektromagnetlainetena vastuvõtuantennini ja kutsuvad selles esile sama sagedusega elektromagnetvõnkumised. Raadiolainete jõudmisel vastuvõtjani eraldatakse moduleeritud kõrgsagedusvõnkumistest madalsageduslik component, taastatakse moduleeriv võnkumine, nii töötab TV. Telefoni side:valguskaabli abil,milles levib optilisse vahemikku kuuluv elektromagnetlaine. Seega on elektromagnetlaine ristlaine, levikiirus lähedane kiirusele vaakumis c = 108 m/s. Lainete levikiirus v oleneb keskkonna elektrilistest ja magnetilistest omadustest. Raadioside põhieesmärk pole mitte energia,
Ei = - (NB! Valemis on Ei, tegelikult peab olema Ei) t Eneseinduktsiooni nähtus seisneb selles, et muutuv magnetväli industreerib elektromotoorjõu samas juhis, mida läbib välja tekitanud vool. Pooli induktiivusus eneseinduktsiooni elektromotoorjõud on võrdeline volutugevuse muutumise kiirusega. Võrdetegur L sõltub juhi mõõtmetese ja kujust ning seda nimetatakse induktiivsuseks. Võnkering on elektriahel, milles tekivad elektromagnetvõnkumised; koosneb kondekast ja induktiiv-poolist. Thompsoni vaelm võnkeperiood on võrdeline ruutjuurega induktiivsusest ja mahtuvusest. T = 2 L C Vahelduvvool on elektrivool, mille tugevus ja suund ajas perioodiliselt muutub. Elektromotoorjõud E V Magnetvoo muut Wb Ajavahemik t s Magnetvoog Wb Magnetinduktsioon B T
Vahelduvvool elektrivool, mille suund ja suurus perioodiliselt muutuvad. See on harmooniline võnkumine. Saamine põhineb elektromag indukts nähtusel. (metalljuhis toimub elektronide võnkumine tasakaaluasendi ümber.) Vahelduvvoolu voolutugevuse efektiivväärtuseks nim niisugust alalisvoolu, mis eraldab antud takistusel 1 perioodi jooksul sama suuruse soojushulga nagu antud vahelduvvoolgi. Võnkering on elektriahel, milles tekivad elektromagnetvõnkumised; koosneb kondekast ja induktiiv- poolist. 14 Laineoptika Elektromagnetlaine on ruumis lainena leviv elektromagnetväli. Ta on energia- ja impulsikandja. Elektromagnetlainete skaalaks nim elektromagnetlainete järjestust lainepikkuse või sageduse järgi. *Pikad elektromagnetlained *Raadiolained *Infrapunane kiirgus *Nähtav valgus *Ultraviolettkiirgus *Röntgeni kiirgus *Gammakiirgus
tulevad esile korpuskulaarsed ehk osakese-omadused. Erinevate kiirgusliikide vahel puuduvad elektromagnetlainete skaalas kindlad piirid. Selle põhjuseks on kiirgusliigi määratlemine eelkõige tema tekitaja järgi. Erinevate kiirgusallikate sagedused aga võivad osaliselt kattuda. Elektromagnetlained leiavad rakendamist eelkõige ülikiire ja ainelist levimiskesk- konda mittevajava infokandjana. Raadioside saatja ning vastuvõtja vahel luuakse järgmiselt. Saateantenni suunatud elektromagnetvõnkumised levivad elektromagnetlainetena vastuvõtuantennini ja kut- suvad selles esile sama sagedusega elektromagnetvõnkumisi. Inimkõne või muusika edastamisel on mõistagi täiendavalt vajalik helide muundamine elektromagnetvõnku- misteks ning ümberpöördult. Raadioside peamine tehniline probleem tuleneb elektro- magnetlainete energia tugevast sagedussõltuvusest. Probleemi lahendamiseks lastakse raadiolainetena levida võnkumistel, mille sagedus on edastatavate võnkumis-
9.4. Tahkised, vedelikud............................................................................................ 63 9.5. Agregaatolekute muutused..................................................................................64 9.6. Vahelduvvool......................................................................................................68 9.7. Elektromagnetvõnkumised................................................................................. 70 10. Lainetamine..............................................................................................................71 10.1. Harmooniline laine ja selle omadused..............................................................71 10.2. Harmooniliste lainete liigid...............................................................................74 11. Kvantmehaanika..................................
samasse punkti saabuvate lainete poolt läbitud teepikkused, nimetatakse lainete käiguvaheks . Käiguvahe. Nagu võnkumistegi korral, vastab maksimumile laine, mille amplituud on võrdne liidetavate lainete amplituudide summaga, miinimumile aga amplituudide vahe. Ülejäänud punktides on laine amplituud nende kahe äärmuse vahel. 17. Valgus: geomeetriline optika ja fotomeetria. 1)Valgus: Huygensi lained, Newtoni korpusklid ja Maxwelli elektromagnetvõnkumised. 2)Suurused: langemisnurk, peegeldumisnurk, murdumisnurk, fookusekaugus. 3)Kujutise konstrueerimine õhukeses läätses. 4)Fotomeetria: energeetilised ja fotomeetrilised suurused, nende SI-ühikud. Huygens'i printsiip: Laine levimisel on iga lainefrondi punkt laineallikaks; lainefrondi mistahes järgneval ajamomendil saame leida neist punktidest väljuvate keralainete mähispinnana. Huygens'i printsiip: lainefrondi A kõigist punktidest väljuvad keralained tekitavad
samasse punkti saabuvate lainete poolt läbitud teepikkused, nimetatakse lainete käiguvaheks . Käiguvahe. Nagu võnkumistegi korral, vastab maksimumile laine, mille amplituud on võrdne liidetavate lainete amplituudide summaga, miinimumile aga amplituudide vahe. Ülejäänud punktides on laine amplituud nende kahe äärmuse vahel. 17. Valgus: geomeetriline optika ja fotomeetria. 1)Valgus: Huygensi lained, Newtoni korpusklid ja Maxwelli elektromagnetvõnkumised. 2)Suurused: langemisnurk, peegeldumisnurk, murdumisnurk, fookusekaugus. 3)Kujutise konstrueerimine õhukeses läätses. 4)Fotomeetria: energeetilised ja fotomeetrilised suurused, nende SI-ühikud. Huygens'i printsiip: Laine levimisel on iga lainefrondi punkt laineallikaks; lainefrondi mistahes järgneval ajamomendil saame leida neist punktidest väljuvate keralainete mähispinnana. Huygens'i printsiip: lainefrondi A kõigist punktidest väljuvad keralained tekitavad
1 H on sellise juhi induktiivsus, milles voolutugevuse muutumine kiirusega 1 amper 1 sekundis põhjustab 1V 1 s 1Wb eneseinduktsiooni elektromotoorjõu 1 V. 1 H = 1 A = 1 A . Võnkering on induktiivpoolist L ja kondensaatorist C koosnev elektriahel, milles on võimalikud elektrivõnkumised ja mida kasutatakse raadiosagedusliku (harilikult 30 kHz 300 MHz) filtrina. Kui laadida kondensaator, siis algavad võnkeringis elektromagnetvõnkumised, mille käigus muundub kondensaatori elektrivälja energia perioodiliselt induktiivpooli magnetvälja energiaks ja vastupidi. Võnkeperiood T = 2 L C Thomsoni valem. Analoogia pendli võnkumisega on l ilmne: T = 2 , kus l on pendli pikkus. g Vahelduvvool on elektrivool, mille voolutugevus perioodiliselt muutub, mis tähendab ka suuna vastupidiseks muutumist perioodiliselt. Laiatarbelise vahelduvvoolu I ja U muutuvad
1 H on sellise juhi induktiivsus, milles voolutugevuse muutumine kiirusega 1 amper 1 sekundis põhjustab 1V 1 s 1Wb eneseinduktsiooni elektromotoorjõu 1 V. 1 H = 1 A = 1 A . Võnkering on induktiivpoolist L ja kondensaatorist C koosnev elektriahel, milles on võimalikud elektrivõnkumised ja mida kasutatakse raadiosagedusliku (harilikult 30 kHz 300 MHz) filtrina. Kui laadida kondensaator, siis algavad võnkeringis elektromagnetvõnkumised, mille käigus muundub kondensaatori elektrivälja energia perioodiliselt induktiivpooli magnetvälja energiaks ja vastupidi. Võnkeperiood T = 2 L C Thomsoni valem. Analoogia pendli võnkumisega on l ilmne: T = 2 , kus l on pendli pikkus. g Vahelduvvool on elektrivool, mille voolutugevus perioodiliselt muutub, mis tähendab ka suuna vastupidiseks muutumist perioodiliselt. Laiatarbelise vahelduvvoolu I ja U muutuvad
annaabi.ee 
