Ohmi seadused vooluringi ja vooluringi osa kohta Juuru Gümnaasium 2009 Georg Simon Ohm (16. märts 1789 6. juuli 1854 ) Väljapaistev saksa füüsik. Ohm avastas voolutugevuse sõltuvuse pingest vooluringi osas ja voolutugevuse seaduse kogu suletud vooluringis. Ohm leidis ka juhi takistuse sõltuvuse juhi pikkusest ja ristlõike pindalast. Tema järgi on nimetatud elektritakistuse mõõtühik oom. Ohmi seadused Ohmi seadus on saksa füüsiku Georg ...
Pool on paigal ja teda läbib muutuv magnetväli. See muutuv magnetväli tekitab poolis pööriselektrivälja. See pöörise. Paneb vabad elektronid kindlas suunas liikuma,mis ongi induktsioonivool. Omadused: *tekitab muutuva magnetvälja. *jõujooned on kinnised kõverad. *pöörisvälja jõud nihutavad elektrilaenguid elektrostaatilise välja kuloniliste jõududega võrreldes vastupidises suunas. Nende töö suletud kontuuri ulatuses on nullist erinev. Induktsiooni emj. On võrdne tööga, mida teeb pöörisel. Ühe kuloni suuruse laengu nihutamiseks kogu suletud kontuuri ulatuses. Ei=Ak/q, 1V Ei=induktsiooni emj. Ak=pöörisel. Jõudude töö, mis tehakse laengu q ümberpaigutamiseks suletud kontuuriulatuses. Q-elektrilaengu suurus. Induktsiooni põhiseadus. I= E i/R Ei= - /t . - magnetvoog -magnetvoomuut t-ajavahemik (Ei= -n* /t n- keerdude arv poolis) (Ei= - S*B/t) = 2-1
Eliktrivooluga kaasnevaid nähtusi nimetatakse voolu toimeteks. 2. Elektromotoorjõud- on töö, mida teevad vooluallikas toimivad kõrvaljõud ühikulise laengu (1 C) üleviimisel. Elektromotoorjõud- on võrdne pingeallika klemmipingega juhul, kui pingeallikas ei ole ühendatud vooluringi. U, V 1V pinge, mille puhul tehakse laengu 1C ümberpaigutamisel tööd 1J. emj allikad: aku, generaator, foto- ja termoelement Mõõdetakse voltmeetriga 3. Elektritakistus- juhtme omadus takistada laengu liikumist mõõtühik SI-süsteemis on oom. R võrdub (roo*l) : S Elektritakistust mõõdetakse oommeetriga. Alalisvoolu korral nimetatakse juhi poolt põhjustatud elektritakistust täpsemalt oomiliseks takistuseks või ka aktiivtakistuseks
induktsiooniseadus – induktsiooni elektromotoorjõud on võrdeline magnetvoo muutmise kiirusega. U=vBlsinα U-pinge (V), v-juhi kiirus (m/s), B-magnetiline induktsioon (T), l-juhi pikkus(m), α-nurk B ja v vahel 2. Mis on pööriselektriväli? Pööriselektriväli on elektriväli, mille jõujooned on alguse ja lõputa kinnised jooned ehk pöörised. Tekib magnetvälja muutumisel või elektromagnetilise induktsiooni tulemusena . 3. Millest sõltub elektromotoorjõu (emj) tekkimine magnetväljas liikuvates juhtides? Induktsiooni elektromotoorjõud on pinge, mis tekib magnetväljas liikuva juhtmelõigu otstele siis, kui juhtmes puudub vool. elektrivool+magnetväli=liikumine magnetväli+liikumine=elektrivool 4. Mis on magnetvoog? Millest see sõltub? Magnetvoog on magnetvälja iseloomustav suurus. Magnetvoog näitab, millisel määral läbivad magnetvälja jõujooned antud pinda selle suuruse ja asendi tõttu
3. Voolutugevus Voolutugevus on juhi ristlõiget ajaühikus läbinud elektrilaeng. 4. Millised suurused määravad voolutugevuse? Vabade laengukandjate keskmine kiirus, kontsentratsioon, laeng ja laengukandjate läbitud pindala. I=e*n*S*v 5. Millest voolutugevus sõltub? Voolutugevus sõltub juhi ristlõike pikkusest, lisaks veel ühe üksiku laengukandja laengust ning kiirusest. Ohmi seadus! I=U/R kogu vooluringis I=E/R+r 6. Mis on EMJ? Füüsikaline suurus, mis tekitab ja säilitab vooluringis elektrivoolu. 7. Lühis vooluringis. Takistuse nullilähedaseks muutumine. 8. Millest tekib metallides takistus? Vabadest elektronidest ja nende põrgedest ioonidega. 9. Millest takistus sõltub? Temperatuurist ja R=*l/S 10. Mida tähendab ülijuhtivus? Eritakistus läheb metallidel nulliks madala temperatuuri tõttu. 11. Voolu töö energia A=I*U*t Soojushulk Q=I2*R*t 12. Eritakistus 1 m traadi 1 mm2 ristlõike pindala
elektromotoorjõud. Element koosneb uuritavasse lahusesse sukeldatud kinhüdroonelektroodist ja võrdluselektroodina hõbe-hõbekloriidelektroodist. Töö käik: Uuritavale lahusele lisatakse väike kogus kinhüdrooni (kuid nii, et lahus oleks küllastatud - sademe tekkeni), asetatakse lahusesse platineerimata plaatinaelektrood, ühendatakse elektroodinõu hõbehõbekloriidelektroodiga ning mõõdetakse elemendi elektromotoorjõud. Lahuse pH saab arvutada, lähtudes elemendi emj. ja indikaatorelektroodi potentsiaali avaldisest. Valemid E - kinhüdroon–hõbe-hõbekloriidelemendi elektromotoorjõud t – katsetemperatuur φhõbe-hõbekloriid = 0,199 – 1,01 ·10-3 (t -25) φhõbe-hõbekloriid - küllastatud hõbe-hõbekloriidelektroodi potentsiaal katsetemperatuuril φkn0 = 0,699 - 0,00074 (t - 25) φkn0 - kinhüdroonelektroodi normaalpotentsiaal katsetemperatuuril Katsetulemused E=0,009 V t=25 φhõbe-hõbekloriid = 0,199 – 1,01 ·10-3 (25 -25) = 0,199V
(4) Magneti põhjapooluse lähendamisel tekib juhtmekeerus vool, mille magnetväli on vastassuunaline B, joonisel seega üles, see on ka kontuuri normaali suund. Vastavalt kruvi reeglile saame voolu suuna- kruvi liikumise suund ühtib normaali suunaga, kruvipea pöörlemise suund näitab voolu suunda. Lenzi reegel: Induktsioonivool on suunatud nii, et tema magnetväli takistab induktsioonivoolu esilekutsuva magnetvälja muutumist. i=-/t Induktsiooni emj on võrdeline magnetvoo muutumise kiirusega. Endainduktsioon.Induktiivsus. Endainduktsiooniks nim nähtust, kus muutuv mahnetväli indutseerib emj samas juhis, mida läbib välja tekitav vool. Vooluringi sulgemisel ei saavuta voolutugevus hetkeliselt oma maksimaalväärtust, sest magnetväli muutub juhtme ümber,(B- vektor kasvab nullist mingi väärtuseni) ja seepärast tekib juhtmes peale vooluallika tekitatud motoorjõu veel indutseeritud emj. See indutseeritud emj tekitab voolu, mis
Töö eesmärk: Töövahendid: Galvaanielemendi elektromotoorjõu Mõõteskaalaga potentsiomeeter, nullgalvanomeeter, määramine. pingeallikas (alaldi), uuritav galvaanielement, normaalelement, lülitid. Skeem 1. Töö teoreetilised alused Kompensatsioonimeetodit kasutatakse potentsiaalide vahe ja elektromotoorjõu (emj, ε) määramiseks. Pinge UAB vooluahela lõigul AB on võrdne selle lõigu otste potentsiaalide vahe ( ) ϕ A−ϕ B ja lõigul mõjuva emj algebralise summaga: UAB = ϕ A−ϕ B+ ε. (1) Kui ahelalõik ei sisalda emj allikat, siis UAB =ϕ A−ϕ B . (2) Vastavalt Ohmi seadusele AB RAB U = I ⋅ , (3) kus I on voolutugevus ahelas ja RAB ahelalõigu AB takistus. Voolu puudumisel ahelas = 0 UAB
Elektromotoorjõud- iseloomustab indutseeritud elektrivälja ja kõrvaljõudude poolt positiivse elektrilaengu ümberpaigutamiseks nende jõudude poolt tehtava töö suhet sellesse elektrilaengusse, tekib mehaanilise, keemilise või mingi muu energia toimel ja võrdub vooluringi pinge ja vooluallika sisepingelangu summaga, võrdub pingeallika klemmipingega juhul, kui pingeallikas ei ole ühendatud vooluringi. Pingeallika klemmipinge on väiksem kui allika emj. 2. Ohmi seadus vooluringi osa kohta-vooluahelat läbiva elektrivoolu tugevus (I) on võrdeline selle lõigu otste potentsiaalide vahega (U) ja pöördvõrdeline lõigu takistusega (R). Kogu vooluringi kohta-suletud mittehargnevas vooluahelas on voolutugevus (I) võrdeline elektromotoorjõudude (E) summaga ja pöördvõrdeline ahela kogutakistusega (r). 3.Kompensatsioonimeetodit kasutatakse potentsiaalide vahe ja emj määramiseks. Seda kasutatakse
pinna ristsirge vahel 2)Kuidas määrata induktsioonivoolu suunda (Lenzi reegel)?- Induktsioonivoolu suund on selline, et tema magnetväli takistaks muutust, mis voolu põhjustab. 3)Mis on elektromagnetiline induktsioon?- nähtus, mis seisneb elektrivoolu tekkimises suletud juhis, kui juhiga piiratud pinda läbib muutuv magnetvoog. 4)eneseinduktsioon- nähtus, kus voolutugevuse muutusega kaasnev magnetvoo muutus põhjustab induktsiooni emj. juhtmes endas. Lenzi reegli kohaselt, kui: *VOOL JUHIS KASVAB=eneseinduktsioon takistab seda kasvu ehk vool ei saavuta vooluringi sulgemisel oma püsivat väärtust kohe *SAAVUTAB PÜSIVA VÄÄRTUSE=lõppeb magnetvoo muutumine ehk i=0 *VOOLUKATKEMISEL=eneseinduktsioon püüab voolu alal hoida, selletõttu ei katke vool vooluallika väljalülitamisel kohe. 5)induktsiooni emj. (kuidas arvutada)- Induktsiooni emj. (i - V e. volt).
4 Elektromagnetiline induktsioon 4.1 Elektromagnetilise induktsiooni mõiste Elektromagnetiline induktsioon on nähtus, mille puhul magnetvälja toimel juhtmes indutseerub (tekib) elektromotoorjõud (emj.). Selle füüsikalise nähtuse avastas inglise füüsik Michael Faraday 1831. aastal. Tüüpilisemad on kolm võimalust: 1) juhe liigub paigalseisva magnetvälja suhtes 2) magnetväli liigub paigalseisva juhtme suhtes 3) juhe ja magnetväli püsivad paigal, kuid magnetvoo tihedus muutub ajas 4.2 Juhtmes indutseeritav elektromotoorjõud Igas juhtmes, mis magnetväljas liikudes lõikab jõujooni, tekib elektromotoorjõud (emj.); kui aga juhtmeotsad on omavahel ühendatud, s.t.
4 Elektromagnetiline induktsioon 4.1 Elektromagnetilise induktsiooni mõiste Elektromagnetiline induktsioon on nähtus, mille puhul magnetvälja toimel juhtmes indutseerub (tekib) elektromotoorjõud (emj.). Selle füüsikalise nähtuse avastas inglise füüsik Michael Faraday 1831. aastal. Tüüpilisemad on kolm võimalust: 1) juhe liigub paigalseisva magnetvälja suhtes 2) magnetväli liigub paigalseisva juhtme suhtes 3) juhe ja magnetväli püsivad paigal, kuid magnetvoo tihedus muutub ajas 4.2 Juhtmes indutseeritav elektromotoorjõud Igas juhtmes, mis magnetväljas liikudes lõikab jõujooni, tekib elektromotoorjõud (emj.); kui aga juhtmeotsad on omavahel ühendatud, s.t.
S induktsiooni B jõujoontega, s.t + et ehkki momendil magnetvoog Ergutusmähis S F = 0 , on nii dF / dt kui ka genereeritav emj maksimaalsed. Joonisel pole näidatud kommutaatorit. Induktori poolused on kinnitatud silindrilise terasikke külge, mis on samaaegselt masina kereks kui ka magnetahela osaks. Induktori poolustele on paigutatud ergutusmähised. Ankruks on pöörlemisvõllil asetsev uurestatud silinder, mis on valmistatud elekrotehnilise terase plekkidest
Margo Martis Jaanika Orav Elektromagnetiline induktsioon Mõiste- Elektromagnetiline induktsioon Elektromagnetiline induktsioon on nähtus, mille puhul magnetvälja toimel juhtmes indutseerub (tekib) elektromotoorjõud (emj.). Selle füüsikalise nähtuse avastas inglise füüsik Michael Faraday 1831. aastal. Kordamine/arvutus E=Blv(sin) E indutseeritav emj. voltides (V) B magnetvootihedus e. induktsioon teslades (T) l juhtme aktiivpikkus meetrites (m) v juhtme liikumiskiirus magnetvälja suhtes m/s juhtme liikumissuuna ja välja jõujoonte vaheline nurk 1. Magnetväljas, mille induktsioon on 0,8T liigub risti jõujoontega 20cm pikkune sirge juhe kiirusega 3 m/s. Arvuta indutseeritav elektromotoorjõud (edaspidi emj). 2. Magnetväljas, mille induktsioon on 0,3T liigub juhe kiirusega 9 m/s risti jõujoontega. Juhtmes indutseeritakse emj 1,2V
Elektromagnetiline induktsioon (EMI) EMI nähtus seisneb elektromotoorjõu tekkimises (indutseerimises) suvalises suletud kontuuris ja seetõttu induktsioonivoolu tekkimises juhtivas suletud kontuuris, kui muutub magnetvoog läbi kontuuriga ümbritsetud pinna; Faraday´ EMI seadus indutseeritud elektromotoorjõud (emj) on võrdne miinusmärgilise magnetvoo muutumise kiirusega Ei = - ; t Lenzi reegel induktsioonivool omab sellist suunda, et selle voolu poolt tekitatud magnetvälja voog püüab takistada (kompenseerida) induktsioonivoolu põhjustanud magnetvoo muutust;
kiirusega. i - induktsiooni elektromotoorjõud [V] i = - n ------- n juhtme keerdude arv , magnetvoo muutus [Wb] t t ajavahemik [s] 3. Sõnasta Lenzi reegel ja milleks seda kasutatakse, reegli praktiline kasutamine ? Juhis tekkiva induktsioonivoolu suund on selline, et ta oma magnetväljaga takistab välise magnetvälja muutumist. Kasutatakse induktsioonivoolu suuna määramiseks. 4. Mis põhimõttel tekib induktsiooni emj liikuvas juhis, valem, tähised? Induktsioonivool tekib ka siis, kui magnetväli ei muutu ja magnetvoo muutus on tingitud juhtme liikumisest magnetväljas. Liikuv juht: ajas muutumatu magnetväli induktsioonivool on põhjustatud Lorenzi jõust. i = B v l sin i induktsiooni emj [V], B-mag. Induktsioon [T], v-juhtme kiirus [m/s], l juhtme pikkus [m], nurk B ja v vahel 5
3. Prooton liigub vaakumis ühtlases magnetväljas, mille induktsioon on 0,2 mT, jõujoontega ristuvas tasandis. Leida prootoni trajektoori trajektoori raadius, kui ta kiirus on 1,2 km/s. Kui suur on prootoni tiirlemisperiood? 0,06 m ; 0,30 ms 4. Sirgjuht liigub ühtlases magnetväljas jõujoontega risti kiirusega 25 cm/s. Leida juhi pikkus, kui magnetvälja magnetiline induktsioon on 0,0038 T ja juhis indutseeritud emj on 28 mV. 0,3 m 5. Sirgjuht pikkusega 120 cm liigub ühtlases magnetväljas jõujoontega 17 ° nurga all kiirusega 15 m/s. Leida magnetvälja magnetiline induktsioon, kui juhis indutseeritakse emj 6,2 mV. 1,17 * 10-3 T 6. Metallrõngas raadiusega 4,8 cm on astetatud magnetvälja, mille magnetiline induktsioon on 0,0012 T, risti jõujoontega. Rõnga välja viimine kestis 0,25 s. Leida rõngas indutseeritud emj keskmine väärtus
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. Pööriselektriväli- juhtme liikumisel magnetväljas tekkiv elektriväli, jõujooned on kinnised kõverad, tekkiv väli ei ole potentsiaalne st et töö kinnisle trajektooril ei võrdu nulliga. Emj all mõistetakse siin voolu kontuuri kui tervikliku vooluallika maksimaalselt pinget, isel. Kõrvaljõudude tööd. Elektromagnetilise induktsiooni korral on kõrvaljõududeks need meh.jõud, mis panevad juhtme magnetväljas liikuma, nende toimel liigub laeng läbi kogu vooluringi. Tekkinud emj.nimetatakse induktsioonielektromotoorjõuks, seda võib määratleda kui pinget, mis tekib juhtmelõigu otstele, kui ta liigub magnetväljas ja tarbija puudub.
ohmi seadus kogu vooluringi kohta. Voolurinfis tagab laengu ringkäigu vooluallikas.vooluallikak nim. Seadet, mis muundab mittelektrilist energiat elektrienergiaks. Vooluallikas toimivaid jõude nim. Nende mitteelektrilise päritolu tõttu kõrvaljõududeks. Kõrval jõud on mitmesuguse olemusega nt elektrijaama generaatoris magnetvälja jõud. Patareis ja akus, aga keemilised jõud.(joon12)Töö mida teevad kõrvaljõud ühekordsel läbiviimised vooluringist nim elektromotoorjõud.E=Ak/q Emj.-on maksimaalne pinge pinge ,mida antud vooluallikas üldse suudab tekitada. Elektromotoorjõud näitab, kui suure töö teevad kõrvaljõud selleks,et toimetada vooluringi suvalises punktis paikneva pos ühiklaeng läbi kogu ringi samasse punkti tagasi. (joon13)Kõrval jõudude töö Ak laengu läbi viimisel kogu vooluringist võib tekitada summana Ak=Av+As Voolutugevus ahelas on võrdeline Emj ja pöördvõrdeline ahela kogu takistusega.
ohmi seadus kogu vooluringi kohta. Voolurinfis tagab laengu ringkäigu vooluallikas.vooluallikak nim. Seadet, mis muundab mittelektrilist energiat elektrienergiaks. Vooluallikas toimivaid jõude nim. Nende mitteelektrilise päritolu tõttu kõrvaljõududeks. Kõrval jõud on mitmesuguse olemusega nt elektrijaama generaatoris magnetvälja jõud. Patareis ja akus, aga keemilised jõud.(joon12)Töö mida teevad kõrvaljõud ühekordsel läbiviimised vooluringist nim elektromotoorjõud.E=Ak/q Emj.-on maksimaalne pinge pinge ,mida antud vooluallikas üldse suudab tekitada. Elektromotoorjõud näitab, kui suure töö teevad kõrvaljõud selleks,et toimetada vooluringi suvalises punktis paikneva pos ühiklaeng läbi kogu ringi samasse punkti tagasi. (joon13)Kõrval jõudude töö Ak laengu läbi viimisel kogu vooluringist võib tekitada summana Ak=Av+As Voolutugevus ahelas on võrdeline Emj ja pöördvõrdeline ahela kogu takistusega.
(A=IUt) el.mootori korral tehakse el.enegia arvel mehaanilist tööd(IUt=Am+I ruut t) elektriline võimsus on voolutugevuse ja pinge korrutis(N=A/t=IU)trafo-pinge tõstmiseks, kilovatt-tund-energia, mis ühe tunni jooksul eraldub seadmes võimsusega 1 kilovatt, A=Nt (1kw*h=10(3)w*3600s=3,6*10(6)J, vooluallikaks nimet. Seadet, mis muundab mitteelektrilist energiat el.energiaks,vooluallikas rakenduvad mitteelektrilised jõud e. kõrvaljõud, Emj(v). Näitab kõrvaljõudude tööd positiivse ühiklaengu ühekordsel läbiviimisel kogu vooluringist. emj. on suurim pinge, mida antud vooluallikas on üldse suuteline tekitama, emj=kõrvaljõudude töö(Ak) / laenguga q, pinge sisetakistusel(Us=Ir)Pinget välistakistusel nimet. vooluallika klemmipingeks,tühijooksul on vooluallikas siis, kui seda ei kasutata, lühis on siis, kui välistakistus on lähedane nullile, Voolutugevus ahelas on võrdeline emj-ga ja
Tüüpiline sünkrongeneraator - välisvaade 2-pooluselise sünkroongeneraatori põhimötteskeem Sünkroongeneraatori staatorimähise skeem 4-paari rootoripoolusega sünkroongeneraatori rootori sketsh Harjadeta sünkroongeneraatori skeem Firma AvK harjadeta sünkroongeneraatori skeem Sünkroongeneraatori EMJ genereerimine Sünkroongeneraatori võimsuse tunnusjoon Sünkroongeneraatori võimsuse tunnusjoon Sünkroongeneraatori võimsuse tunnusjoone seletuseks Pm on seda suurem, mida suurem on masina E või ergutusvool ja pinge U ning mida väiksem on xd Pam (ajamimootori mehhaaniline võimsus) võrdub generaatori poolt võrku antava elektrilise võimsusega P, s.t. Pam = P Võimsus Pam ei sõltu koormusnurgast ja on joonisel hrisontaalne sirgjoon.
16. Sünkroongeneraatorite lülitamine rööptalitluseks (lk 249) Lülitamiseks võrku rööptalituseks vaadata järgmisi tingimusi: 1) generaatori EMJ peab võrgu sisselülitamise hetkel olema võrdne ja faasilt vastupidine võrgupingega; 2) generaatori EMJ sagedus peab olema võrdne võrgu sagedusega; 3) faaside järjekord generaatori klemmidel peab olema sama kui võrgul. Selliste tingimuste täitmist nim. sünkroniseerimiseks. Ühegi tingimuse mitte täitmisel põhjustab tugevate ühtlusvoolude tekkimise ja mis võib viia avariini. Täpse sünkroniseerimise moodus. Enne kui generaator lülitatakse võrku, viiakse ta seisundisse, mis rahuldab kõiki eelpool nim. tingimusi. Sünkroniseerimise
induktsioon on 1 Tesla 3. Faraday elektromagnetilise induktsiooni seadus. Kontuuris tekkiv elektromotoorjõud on võrdeline magnet voo muutumise kiirusega kontuuris. 4. Lenzi reegel, selle rakendamine induktsioonivoolu suuna määramiseks kontuuri läbiva kindla suunaga välja magnetvoo vähenemisel ja suurenemisel. Indutseeritava elektromotoorjõu ja voolu suunda saab määrata Lenzi reegli järgi: Indutseeritava emj. poolt põhjustatava voolu suund on alati niisugune, et ta töötab vastu voolu tekitavale nähtusele, s.t. püüab säilitada väljakujunenud olukorda. Kui magnetvoog läbi juhtmekeeru kasvab ja tema muut on positiivne, siis induktsiooni emj üritab tekitadasellise suunaga induktsioonivoolu, millest tinitud magnetväli kahandaks magnetvoogu juhtmekeerus (mõjuks negatiivselt). Sel juhul võime induksiooni emj lugeda negatiivsex. 5
Elektromagnet võnkumiseks nim elektrivälja ning magentvälja perioodilisi muutumisi. Elektromagent võnkumisi liigitatakse 1) vabad elektromagnet võmkumised need tekivad kondensaatori tühjenemisel läbi mähise kui kondensaator on eelnevalt laetud 2)Sunnitud elektromagnet võnkumised need tekivad vooluringis välise perioodilise emj mõjul 3) elektromagneetilised ise võnkumised need eksisteerivad süsteemi sisese energia allika arvel. Vabad elektromagnet võnkumised.Lihtasaim süsteem milles võivad tekkida vabad elektromagnet võnkumised on võnkering. Võnkering on kondensaatorist ja mähisest koosnev süsteem. Kui võnkeringi kondensaator laadida ja see järel ühendada mähisega tekivad elektri- ja magnetvälja perioodilised muutumised st. elektromagnet võnkumised. Kondensaatorile antud energia on koondunud
Tööülesanne Valmistada galvaanielement ja mõõta selle elektromotoorjõudu. Mõõta ka kummagi elektroodi potentsiaalid võrdluselektroodi, hõbe-hõbekloriidelektroodi, suhtes. Mõõdetud suurusi tuleb võrrelda Nernsti valemi põhjal arvutatud teoreetiliste väärtustega. Aparatuur Koostatakse vastavalt joonisel 17 näidatud skeemile. See koosneb järgmistest osadest: 1) uuritav galvaanielement, 2) võrdluselektrood (kas kalomel- või hõbe-hõbekloriidelektrood) 3) voltmeeter. Emj. mõõtmiseks kasutatakse suure sisetakistusega (108 — 109Ω ) numbrilise näiduga voltmeetrit, kuna seda läbib üliväike vool. Katse käik Valmistasin galvaanielemendi Cd/CdSO4/KCl/CuCl2/Cu .Selleks valasin elektroodinõudesse umbes 30 ml nõutava kontsentratsiooniga lahust, (CdSO 4 0,01m ja CuCl2 0,05m), kuhu sisse paigutasin elektroodid. Elektroodide vahele asetasin KCl vahelahuse ja ühendasin lahused omavahel elektrolüütiliste sildadega
potensiaalide vahe suureneks 1V võrra. 7. Kondensaatorite jada ja rööpühendus JADAÜHENDUS: RÖÖPÜHENDUS: Q=Q1=Q2=Q3=... Q=Q1+Q2+Q3+... U=U1+U2+U3+... U=U1=U2=U3=... 1/C=1/C1+1/C2+1/C3+... C=C1+C2+C3+... 8. Elektrivool Elektrivooluks nimetatakse elektrilaengute suunatud liikumist. 9. Elektromotoorjõud Seadmeid, mis säilitavad juhi erinevais punktides teatud potensiaali nimetatakse emj allikateks. Emj on arvult võrdne maksimaalse pingega, mida antud allikas tekitab. Emj on võrdne laengu ümberpaigutamisel kogu suletud vooluringi ulatuses tehtud töö ja laengu suuruse suhtega. 10. Elektritakistus Juhi omadust avaldada laengute liikumisele takistavat vastumõju nimetatakse elektritakistuseks. 11. Elektritakistuse sõltuvus temperatuurist Temperatuuri mõju takistusele iseloomustabtakistuse temperatuuri tegur. Takistuse
.................. 9 Pöördmagnetvälja saamine ............................................................................................................... 11 Ankrureaktsioon ................................................................................................................................ 11 Ankrureaktsioon ................................................................................................................................ 12 Magneetimisergutuste mõjud emj.-le:.............................................................................................. 12 Karakteristikud .................................................................................................................................. 14 Kaod ja kasutegur .............................................................................................................................. 16 V kujulised kõverad ..................................................................
ALALISVOOL ALALISVOOL Elektrivool Elektrilaengute suunatud liikumine I, A 1A – voolutugevus mille korral juhi ristlõiget läbib sekundis elektrihulk 1 q. Juhid Dielektrikud ALALISVOOL Elektromotoorjõud (emj) ja pinge Elektrilaengute ümberpaigutamise töö U, V 1V – pinge, mille puhul tehakse laengu 1C ümberpaigutamisel tööd 1J. emj allikad: aku, generaator, foto- ja termoelement ALALISVOOL Elektritakistus Juhtme omadus takistada laengu liikumist R, Ω Oomtakistus Juhtivus ALALISVOOL Elektritakistus ALALISVOOL Alalisvooluringide seadused Ohmi seadus Vooluringi osa kohta: , Kogu vooluringi kohta: ALALISVOOL Alalisvooluringide seadused
mahtuvusega kondensaator, c)suuremahtuvusega kondensaator. Igat kondensaatorit iseloomustab tema elektriline mahtuvus. 7.Mõiste elektrivoolust, voolutugevus. *Elektrivooluks nimetatakse laetud osakeste korrapärast liikumist. Suurust mida mõõdetakse juhi ristlõike läbinud laengu ja vastava aja suhtega nimetatakse voolutugevuseks(I=q/t). 8.Elektrimahtuvus. *Juhi omadus avaldada laengute liikumisel takistavat vastumõjutnimetatakse elektritakistuseks(R=U/I). 9.Vooluallika emj. *Suurust mida mõõdetakse laengu ümber paigutamisel kogu suletud vooluringi ulatuses tehtud töö ja laengu suuruse suhtega nimetatakse vooluallika emj-s. 10.Ohmi seadus. *Voolutugevus ahela lõigus on võrdeline lõigu otstele rakendatud pingega ja pöördvõrdeline lõigu takistusega.(I=U/R) 11.Takistite jadaühendus. *Kui ühendada ühe voolutarbija lõpp teise voolutarbija algusega, siis tekib nende tarbiate jadalülitus. Jadalülitusekorral juhindun alljärgnevatest reeglitest:
Elektromagnetism käsitleb elektri- ja magnetnähtuste sügavamaid omavahelisi seoseid ning vastastikuiseid muundumisi. Elektromagnetiline induktsioon on nähtus, mille puhul magnetvälja toimel juhtmes indutseerub (tekib) elektromotoorjõud (emj.). Pöörisväljaks nimetatakse elektrivälja, mille jõujooned on kinnised jooned ehk pöörised. FARADAY KATSED: Liikuv püsimagnet tekitab voolu lähedalasuvas juhtmes. Vooluga juhtme liikumine tekitab magnetvälja vahendusel voolu naaberjuhtmes. Voolu muutus juhtmes tekitab vastava magnetväljamuutuse kaudu voolu naaberjuhtmes. Faraday induktsiooniseadus- juhtmekontuuris tekkiv induktsiooni emj. on võrdeline magnetvoo muutumise kiirusega. (magnetkaart,
Mõõdetakse ka kummagi elektroodi potentsiaalid võrdluselektroodi - kas kalomel- või hõbe- hõbekloriidelektroodi suhtes. Mõõdetud suurusi võrreldakse Nernsti valemi põhjal arvutatud teoreetiliste väärtustega. Aparatuur koostatakse vastavalt joonisel 17 näidatud skeemile. See koosneb järgmistest osadest: 1) uuritav galvaanielement, 2) võrdluselektrood (kas kalomel- või hõbe-hõbekloriidelektrood) 3) voltmeeter. Emj. mõõtmiseks kasutatakse suure sisetakistusega (10 8 -- 109 ) numbrilise näiduga voltmeetrit, kuna seda läbib üliväike vool. Katse käik Vastavalt praktikumi juhendaja korraldusele valmistatakse galvaanielement. Selleks valatakse elektroodinõudesse ~30 ml nõutava kontsentratsiooniga lahust, kuhu paigutatakse eelnevalt liivapaberiga hoolikalt puhastatud elektroodid. Elektroodinõude vahele asetatakse difusioonipotentsiaali vähendamiseks kas KCl või KNO3
Voolusuunaks loetakse positiivsete laengute liikumise suunda. t 1s Voolutiheduseks nim .voolutugevuse ja juhi ristlõikepindala suhet. I A 9. elektromotoorjõud + ül = 1 S mm 2 Seadmeid, mis säilitavad juhi erinevais punktides teatud potentsiaali nim. elektromotoorjõuks. Emj on arvuliselt võrdne max pingega, mida antud allikas tekitab. Emj on võrdne laengu ümberpaigutamisel kogu suletud vooluringi A 1J ulatuses tehtud töö ja laengu suuruse suhtega. = = 1V Q 1C = U + U 0 kus U välisahela pinge (klemmipinge) Uo-sisemine pingelang 10. elektritakistus + ül
Magnetilised kaod jagunevad hüstereesi ja pöörivoolude kadudeks. Elektriline kadu on energiakadu trafo mähistes, mis põhjustab nende soojenemise. Trafo kasuteguriks nimetatatakse trafost saadava tegevvõimsuse P2 ja trafole antava tegevvõimsuse P1 suhet. 10.)mähiste lülitusrühmad Kui me tahame kahte trafot lülitada paralleelselt siis peavad nende lülitus rühmad olema samad see tähendab emj suunad peavad olema samad. Trafo emj on sama suunalised kui nende üks mähised on samasuunaliselt keritud kui üks mähis on teise suunaliselt keritud ei ole emj sama suunalised. Faasi nihet emj vahel väljendatakse lülitusrühmade abil. 11.)Trafo lülitamine paralleeltalitlus:Et trafosi lülitada paralleeltalitluseks on vaja, et: 1)ülekande suhted samad ü1=ü2,kui tingimus ei ole täidetud tekkib ühtlustusvool,mis liitub koormusvooluga ning mille tõttu tuleb langetada koormust. 2)Samad lülitusrühmad trafodel,
on 1T *pinda läbiv magnetvoog on maksimaalne, kui pind on risti magnetväljaga ja null siis, kui pind paikneb magnetvälja sihis *EMI nähtuse võib sõnastada: Suletud kontuuris tekib elektrivool siis, kui muutub selle kontuuriga piiratud pinda läbiv magnetvoog Elektromagnetilise induktsiooni seadus EMI nähtuse kvantitatiivseks iseloomustamiseks ei sobi induktsioonivoolu tugevus, kuna see sõltub kontuuri takistusest. Selleks sobib elektomotoorjõud(emj), mis ei sõltu kontuuri omadustest. Muutuva MV-i poolt tekitatud emj nim. Induktsiooni elektromotoorjõuks ja tähistatakse Ei (V) EMI-seadus: Kontuuris tekkiv Ei on võrdeline selle kontuuri pinda läbiva magnetvoo muutumise kiirusega Kui muutuv magnetvoog läbib n keeruga mähist,siis on ka tekkiv emj n korda suurem Induktsiooni emj tekib ka sirgjuhis,mis liigub MV-s Vabad elektomagnetvõnkumised (EMV) EMV nim elektrivälja ja magnetvälja perioodilisi muutusi.
juhis eraldub soojushulk Q on võrdne voolutugevuse J ruudu, juhitakistuse R ja voolu kestuse t korrutisega. 9. Alalisvoolu töö ja võimsus. Mõõtühik 1kwh. Alalisvoolu töö: A=UIt, A- voolu töö (J) U-pinge (v) I- voolutugevus (A), t-aeg (s) A=N*t A- voolutöö (kwh) N- elektriseadme nimivõimsus (kW) t- seadme töötamise aeg(h) Alalisvooluvõimsus: N=UI, kus N- võimus(w) U-pinge (v) I- voolutugevus (A) 10.Vooluallika emj. Tööd, mida teevad kõrvaljõud ühikulise laengu ühekordsel läbiviimisel vooluringist nim. vooluallika emj-ks. 11.Ohmi seadus vooluringi kohta- Voolutugevus vooluringi hargnemata osas on võrdeline vooluallika emj-ga ja pöördvõrdeline vooluringi kogutakistusega. 12. Mis on lühis ja mis on selle ohtlikkus? Lühis on olukord, kus vooluringi välistakistus muutub äkki tühiseks, R 0. Kuna r on tavaliselt väike, siis
Temperatuur tk1 on külmliite temperatuur millele vastavad parandid (ΔE ja ΔE1) on saadud gradueerimistabelitest. Kasutame gradueerimistabeleid plaatina-plaatinaroodium ja kromel-alumel. E ja E1 on arvutatud valemitega E=E'+ΔE ja E1=E'1+ΔE1. Temperatuurid t ja t1 võtsime gradueerimistabelitest E ja E1 põhjal. Absoluutne viga arvutatakse valemist Δt=t-t1. ΔEmV saime valemist ΔEmV=E0-E1. E0 on kalibreeritava termopaari emj ahju temperatuuril t gradueerimistabeli kromel- alumel järgi. E1 on kalibreeritava termopaari emj ahju temperatuuril t mõõdetuna võrdlustermopaariga. ΔEmV väärtus ei ületa üheski punktis lubatavat viga 0,16mV seega jääb vaadeldava termopaari viga temperatuurivahemikus +30…+150°C, lubatud piiridesse. Graafik 1. Kalibreeritava termopaari termo-EMJ sõltuvus temperatuurist Graafik 2. Kalibreeritava termopaari temperatuuri sõltuvus mõõdetud temperatuurist.
ühest uuritavast elektroodist (poolelemendist) ja võrdluselektroodist (kalomel- või hõbe-hõbekloriidelektroodist). 7. Kahe viimase galvaanielemendi elektromotoorjõudu ja võrdluselektroodi potentsiaali kasutatakse uuritavate elektroodide potentsiaalide arvutamiseks. Arvutamisel tuleb tähele panna, kas uuritav elektrood on elemendis positiivne või negatiivne. 8. Kui mõõdetava galvaanielemendi emj. On väga väike (näiteks vask- ja kalomelelentroodist koosnev element), siis lülitatakse temaga järjestikku Westoni normaalelement. 9. Pärast mõõtmist arvutatakse teoreetilised suurused, mida võrreldakse katselistega. Potentsiaali ja emj. teoreetilised väärtused arvutatakse Nernsti valemi põhjal, kusjuures standardpotentsiaalid ja aktiivsustegurid võetakse vastavatest tabelitest. Katseandmed: Katsetemperatuur: 25°C Tabel A
Osakeste trajektorida)
vaakumis, a=90, kujuneb trajektooriks ringjoon r. Fl muutub kesktõmbejõuks seega Fl=ma=mv(ruut)/r= qvB sina=
r=mv/qB sinab) gaasis või vedelikus c)vaakumis, kui 0
Magnetvälja jõujoon on kujuteldav joon, millele mis tahes punktis elektrivälja tugevuse vektor on puutujaks. Pöörisväljaks nim kinniste induktsioonijoontega välja. Püsimagnet on keha, mis on püsivalt magneetunud ka siis, kui välist magnetvälja pole. Voolude vastastikmõju paralleelsed samasuunalised voolud tõmbuvad, paralleelsed vastassuunalised voolud tõukuvad. Elektromagnetism Elektromagnetilise induktsiooni seadus: induktsiooni emj on võrdeline kontuuriga ümbritsetud pinda i = - läbiva magnetvoo muutumise kiirusega. t i = Bvl sin Elektromagnetiliseks induktsiooniks nim induktsioonivoolu tekkimist suletud kontuuris, kui kontuur asetseb muutuvas magnetväljas või liigub nii, et muutub kontuuriga piiratud pinda läbiv magnetvoog. ...
ELEKTROMOTOORJÕUD: Kõrvaljõudude töövõimet juhtide voolutugevuste summaga I = I1 + I2 + ... In. Kogutakistuse pöördväärtus võrdub üksikute iseloomustab elektromootorjõud. Tööd, mida kõrvaljõud teevad ühikulise laengu ühekordsel läbiviimisel juhtide pöördväärtuste summaga 1/R = 1/R + 1/R + ...1/R. ERITAKISTUS iseloomustab ainet, millest see vooluringist, nim elektromotoorjõuks (emj). ε = Ak / q. Elektromotoorjõud on maksimaale pinge, mida keha koosneb. tähis ρ, valem R = ρ (l/S), ühik oom korda meeter. Joule'i-Lenzi seadus on antud vooluallikas üldse suudab tekitada. EMJ ja OHMI seadus: Kõrvaljõudude töö, mida laengu füüsikaseadus: elektrivoolu toimel juhis eraldunud soojus võrdub voolutugevuse ruudu, juhi takistuse ja liigutamiseks vooluringis tehakse, koosneb: Ak = Av + As , Kus Av ja As on vastavalt väljaspool aja korrutisega
..........................................6 Elektritakistuse mõõtmine............................................................................................6 3. Laboritöö nr. 2................................................................................. 7 Ohmi seaduse katseline kontrollimine (ahela osa kohta...............................................7 3. Laboritöö nr. 3...................................................................................8 Vooluallika emj. (allikapinge) ja sisetakistuse määramine..........................................8 5. Laboritöö nr. 4...................................................................................9 Kirchoffi II seaduse katseline kontrollimine................................................................9 6. Laboritöö nr. 5..................................................................................10 Kirchoffi I seaduse katseline kontrollimine.........................................
vooluallikas vooluringile potentsi tööd teha. Samamoodi tagab suletud vedelikuvoolu torus liikumise veepump, mis pumpab vett kõrgemale (tõstab vee potentsiaalset energiat) või annab talle surve, tänu millele saab vesi teha tööd. · Miks ei saa vooluallika sees laengukandjatele mõjuvad jõud olla elektrostaatilise välja jõududeks? Mis on nn kõrvaljõud? · Kuidas on määratletud vooluallika elektromotoorjõud? Kui suur on emj 1 V? 1. Vooluallika elektromotoorjõuks nimetatakse kõrvaljõudude poolt laengu q ümberpaigutamisel suletud vooluringis tehtava töö A k ja selle laengu suhet. 2. Elektromotoorjõud näitab kõrvaljõudude tööd positiivse ühik laengu ühekordsel läbiviimisel kogu vooluringist. Ak = q
t hoida juhi 3 otstel püsivat potentsiaalide vahet. Selleks tuleb luua ahela selline osa, kus laengute liikumine toimub elektrostaatilise välja jõudude vastu. Sellesuunaline liikumine on ilmselt võimalik ainult kõrvaljõudude toimel. Laengute ümberpaigutamisel teevad kõrvaljõud A. Suurust, mis on võrdne positiivse ühiklaengu kohta tuleva kõrvaljõudude tööga, nim elektromotoorjõuks (emj). Emj. Dimensioon langeb kokku potentsiaalide dimensiooniga, mistõttu neid mõõdetakse samades ühikutes. Elektrostaatiliste ja kõrvaljõudude poolt tehtav töö ahela mingil osal 1-2 avaldub: Suurust, mis on võrdne elektrostaatiliste ja kõrvaljõudude poolt positiivse ühiklaengu ümberpaigutamisel tehtud tööga nim. Pingeks ehk pingelaenuks antud ahelaosas 1-2.
Sõnasta ka selle ühik 1 veeber. Magnetvoog näitab, millisel määral läbivad magnetvälja jõujooned vaadeldavat pinda selle pinna suuruse ja asendi tõttu magnetväljas. Piltlikult öeldes näitab magnetvoog pinda läbivate jõujoonte arvu. ; Üks veeber (1 Wb) on magnetvoog, mis läbib 1 m2 suurust magnetvälja suunaga ristuvat pinda, kui välja magnetinduktsioon on 1T. Seega 1 Wb= 1T * 1m2 7. Mis määrab induktsioonvoolu emj suhtes? Määrab ajavahemikus juhtmekeerdu läbiv magnetvoog. 8. Faraday induktsiooniseadus. Seaduspära, mille järgi on elektromagnetilise induktsiooni elektromotoorjõud võrdeline magnetvoo muutumise kiirusega. {E} on elektromotoorjõud voltides on kontuuriga piiratud pinda läbiv magnetvoog veeberites d tähistab selle suuruse muutust, mille ees ta asub Elektromotoorjõu suuna määrab Lenzi reegel.
t.hoida juhi 3 otstel püsivat potensiaalide vahet. Selleks tuleb luua ahela selline osa, kus laengute liikumine toimub elektrostaatilise välja jõudude vastu. Sellesuunaline liikumine on ilmselt võimalik ainult kõrvaljõudude toimel. Laengute ümberpaigutamisel teevad kõrvaljõud tööd A. Suurust, mis on võrdne positiivse ühiklaengu kohta tuleva kõrvaljõudude tööga, nimetatakse elektromotoorjõuks (emj.). =A K /q (1) Emj. dimensioon langeb kokku potensiaali dimensiooniga, mistõttu neid mõõdetakse samades ühikutes. Elektrostaatiliste ja kõrvaljõudude poolt tehtav töö ahela mingil osal 1-2 avaldub: A 12=q 12 +q (1-2) (2)
vooluringi? Põhjenda ühendamise viisi. 16.Kuidas saab ampermeetri mõõtepiirkonda laiendada? 17.Nimetada tähised ampermeetri skaalal. 18.Ampertangid. 19.Nimetada tähised voltmeetri skaalal. 20.Millega mõõdetakse elektripinget, kuidas ühendatakse mõõteriist vooluringi? Põhjenda ühendamise viisi. 7.Elektromotoorjõud (allikapinge), sisepingelang ja pinge. 1. Mida on vaja elektromotoorjõu tekitamiseks? 2. Mida nimetatakse elektromotoorjõuks (emj.)? 3. Kuidas emj. tähistatakse, mis ühikutes mõõdetakse? 4. Millal on emj. üks volt?Kuidas pinget tähistatakse, mis ühikutes mõõdetakse? 5. Mida tehakse kestva voolu saamiseks vooluahelas? 6. Kuidas mõõdetakse emj. ja kuidas pinget toiteallika klemmidelt? 7. Millal saavad emj. ja pinge olla võrdsed (või ei saa)? 8. Kas vool saab olla ilma pingeta? Tuua näide. 9. Kas pinge saab olla ilma vooluta? Tuua näide. 10. kV = ... V; 11. 1 mV = ... V; 12. 1µV = ... V 8.Elektrivool. 1
antud aine eritakistuseks. Aine eritakistus näitab, kui suur on sellest S ainest valmistatud, ühikulise pikkuse ja ühikulise ristlõikepindala keha takistus. Eritakistuse ühik on 11m2 = 1m 1m Takistuse temperatuuritegur näitab, kui suur on takistuse(või eritakistuse) suhteline muutus 0kraadi juures temperatuuri tõusmisel ühe kraadi võrra. = - 0 0t Elektromootorjõud on maksimaalne pinge, mida antud vooluallikas üldse suudab tekitada. Emj( =Akogu) ; =IR+Ir ; I= q R+r Voolutugevus ahelas on võrdeline emj-ga ja pöördvõrdeline ahela kogutakistusega. TÖÖ JA VÕIMSUS U=A ; A= UIt ; A=I2Rt ; A=U2t ; Q=I2Rt ; A=Nt (J=Ws) q R Elektrivälja tööd laengukandjate suunatud liikumise tagamisel nim.elektrivoolu tööks. N=A ; N=JU ; N=I2R ; N=U2 t R Võimsuseks nim.ajaühikus tehtavat tööd. Juhis eraldub võimsus 1W, kui elektriväli teeb juhis
võrdluselektroodina hõbe-hõbekloriidelektroodist. Määrata lahuse pH kinhüdroonelektroodi abil. Katse käik. Uuritava lahuse pH määratakse hõbe-hõbekloroodelektroodi abil. Lahusele lisatakse väike kogus kinhüdrooni (kuid nii, et lahus oleks küllastatud - sademe tekkeni), asetatakse lahusesse platineerimata plaatinaelektrood, ühendatakse elektroodinõu hõbe-hõbekloriidelektroodiga ning mõõdetakse elemendi elektromotoorjõud. Lahuse pH saab arvutada, lähtudes elemendi emj. ja indikaatorelektroodi potentsiaali avaldisest. Valemid. Koostame elemendi: Hg Hg2Cl2, KCl C6H4O2, C6H4(OH)2, H+(Pt) küllast. pH=?emj E=0,229V E= Kinhüdroonelektroodil toiumub reaktsioon C6H4O2 + 2H+ + 2e- = C6H4(OH)2, millele vastavalt potentsiaal Kuna aC6H4O2 = aC6H4(OH)2, avaldub kinhüdroonelektroodi potentsiaal Seega Katsetulemused · Kinhüdroon- hõbe-hõbekloriidelement elektromotoorjõud on E= 0,229 V
võrdluselektroodina hõbe-hõbekloriidelektroodist. Määrata lahuse pH kinhüdroonelektroodi abil. Katse käik. Uuritava lahuse pH määratakse hõbe-hõbekloroodelektroodi abil. Lahusele lisatakse väike kogus kinhüdrooni (kuid nii, et lahus oleks küllastatud - sademe tekkeni), asetatakse lahusesse platineerimata plaatinaelektrood, ühendatakse elektroodinõu hõbe-hõbekloriidelektroodiga ning mõõdetakse elemendi elektromotoorjõud. Lahuse pH saab arvutada, lähtudes elemendi emj. ja indikaatorelektroodi potentsiaali avaldisest. Valemid. Koostame elemendi: Hg Hg2Cl2, KCl C6H4O2, C6H4(OH)2, H+(Pt) küllast. pH=?emj E=0,210V E= Kinhüdroonelektroodil toiumub reaktsioon C6H4O2 + 2H+ + 2e- = C6H4(OH)2, millele vastavalt potentsiaal Kuna aC6H4O2 = aC6H4(OH)2, avaldub kinhüdroonelektroodi potentsiaal Seega Katsetulemused · Kinhüdroon- hõbe-hõbekloriidelement elektromotoorjõud on E= 0,210 V
annaabi.ee 
