Varstu Keskkool Michael Faraday Referaat 2008 SISUKORD: 1. Noorus.............................................. lk 3 2. Tõusu algus...................................... lk 4 3. Geniaalne uurija............................... lk 6 4. Tööpäev jõuab lõpule....................... lk 7 Kokkuvõte......................................... lk 9 Kasutatud kirjandus.......................... lk 10 2 1. Noorus Londoni äärepoolses osas sündis 22.09.1791 James ja Margaret Faraday'l poeg, kes oli oma vanematel kolmas laps ja sai nimeks Michael. Vanemad olid alles hiljuti Londonisse kolinud väikesest Claphami külast Yorkshire's. Isa oli sepp, kes põdurast tervisest ja kehvusest hoolimata püüdis oma lapsi kasvatada tööarmastajaiks ja jumalakartlikeks. Ema oli väiketaluniku tütar. Michaeli sündimise jä...
+" laeng. Elektrijuhile laengute lisamisel tõuseb tema potentsiaal võrdeliselt lisatud laenguga. Erinevad juhid omavad erinevat võimet laenguid koguda. Sealjuures jääb juhile antud laengu ja potentsiaali suhe püsivaks, mis iseloomustab juhi elektrimahtuvust (mahtuvust), ja teda tähistatakse tähega C. Keha mahtuvus näitab arvuliselt, kui palju suureneb keha potentsiaal, kui temale lisada laeng 1 C. 1 Farad on väga suur mahtuvuse ühik. See on keha, mille potentsiaal suureneb 1 V võrra, kui temale anda laeng 1 C. Praktikas kasutatakse väiksemaid ühikuid: 1 F = 10-6 F, 1 nF = 10-9 F, 1 pF = 10-12 F Kehade mahtuvus sõltub nende mõõtmetest ja teiste juhtide lähedusest. Kui kaks juhti on üksteise lähedal tekib nende vahele mahtuvus, mis näitab kui suure laengu lisamisel ühele kehale suureneb nende vaheline potentsiaal 1 V võrra.
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; Antud kuju ja suurusega juhi puhul jääb nende kahe suuruse suhe muutumatuks:
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
võrdeline magnetvoo muutumise kiirusega. 5.Induktsioonivoolu suund on selline, et tema magnetväli takistaks muutust, mis voolu põhjustab VÕI Induktsioonivool toimib alati vastupidiselt seda voolu esile kutsuvale põhjusele. 6.Induktiivsus iseloomustab elektrijuhi suutlikust tekitada magnetvoogu ja selle kaudu elektormotoor jõudu. Tähis L, ühik H (henri). 7.Mahutavus on füüsikaline suurus, mis näitab, kui palju laenguid ühele või teisele kehale saab salvestada. tähis C, ühik F (farad). 8.(Konensaatorid hoiavad laengut) automootoritel 9.Alalisvooluks nim. elektrivoolu, mille tugevus ja suund ajas ei muutu. 10.Voolutugevus vooluringi lõigus on võrdeline lõigu otstele rakendatud pingega ja pöördvõrdeline lõigu takistusega. Tähis I/i (voolutugevus) ühik Ω (oom) . Magnetvoog näitab, millisel määral läbivad magnetvälja jõujooned vaadeldavat
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; Antud kuju ja suurusega juhi puhul jääb nende kahe suuruse suhe muutumatuks:
- 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. e) Igal pool arvutites ja tõsisemates elektroonikaseadmetes. 11) Ülesanne
Suuruse nimetus Tähis Nimetus Tähis Potensiaal, pinge, emj. , U, E volt V Elektrilaeng Q kulon C Elektrihulk q kulon C Mahtuvus C farad F Induktiivsus L henri H Aktiivvõimsus P vatt W Näivvõimsus S voltamper VA Reaktiivvõimsus Q varr var
džaul kilogrammi Siirdesoojus kohta Elektrilaeng kulon Pinge (potentsiaal) volt Takistus oom Eritakistus oommeeter Elektrivälja tugevus volti meetri kohta Elektrimahutavus farad Magnetvoog veeber Induktiivsus henri Magnetinduktsioon tesla 1. Mõõtühikute kümnendeesliited Eesliide Tähis Kordaja giga- G mega- M kilo- k milli- m mikro- μ nano- n piko- p 3
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)
tugevuse ja potentsiaali arvutamise valemites? q1 × q 2 F =K r 2 F q E= =k 2 q r q =k r 12. Mis suurus on irdjuhi elektrimahtuvus (elektrimahtuvuse määratlus)? Mahtuvuse ühik SI-s. Elektrimahutavus näitab kui suure laengu viimisel ühelt kehalt teisele tekib kehade vaheline ühikuline pinge. q C= [C ] = 1V = 1F ( farad ) u 1C 1 farad on selline irdjuhi mahtuvus, mille potentsiaali muutmiseks 1 V võrra on talle vaja anda laeng 1 C. 13. Mis on kondensaator? Plaatkondensaatori mahtuvuse arvutamise valem. Kondensaator on kehade süsteem, mis on loodud mingi kindla mahtuvuse saamiseks. Kondensaator koosneb kahest juhtivast plaadist, mille vahel asub dielektrikukiht. S S kummagi plaadi pindala, - plaatidevahelise aine dielektriline läbitavus, d C= 0 plaatide vahekaugus d
mõjutaks 1C suurust kuloni E=kq/r2 laengut antud punktis kohta A Elektrivälja töö Jõu ja nihke korrutis J Dzaul 1J=1N 1m A=qEs A=qEd 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
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. Mikrofon, klaviatuur, võnkeringis(raadioja telesaatjad)
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 5)Thomsoni valemI- T=2 |()2 => T2=4 ; T= T-periood (s) L- induktiivsus (H) C-mahtuvus (F-farad) 6)Induktiivtakistus (RL võib ka XL)- takistus, mida vahelduvvoolu ahel omab induktiivsuse olemasolu tõttu. RL=L=2fL (omega) -ringisagedus f - tavaline sagedus (Hz) Induktiivtakistuse korral jääb vool pingest maha. Alalisvoolu ahelas indukt. suurendamine ei muuda voolu tugevust, vahelduddooluahelas aga voolutug väheneb. Mida suurem on sagedus, seda väiksem voolutugevus. 7)Mahtuvustakistus (RC) - takistus, mida vahelduvvoolule avaldab ahela takistus. (PEAB OLEMA KONDENSAATOR)
teise laengu trajektoori kujust. 7. Elektrivälja potentsiaal on füüsikaline suurus, mis võrdub 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´
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 · Lamekondensaatori mahtuvus: C=Q/U=a*s/d=(r*0*S)/d r- suhteline dielektriline läbitavus
sammupinge tekib 2 jalatalla vahel, kui kõndida äikese ajal maapinnal potentsiaalväli on elektrostaatiline väli, kuna laetud kehade paigalseis on väljas tähtis. Potentsiaali pinge . on 2 potentsiaali vahe ( pinge 2 punktivahel on võrdeline nulliga) A ühik- 1v (volt) valem U= mahtuvus. f.suurus, mis võrdub kon laengu ja pinge suhtega, st- kui palju saab kon laenguid paigutada.ühik- 1F (farad) tähis-C valem C= U
Elektrotehnika Kondensaator Kondensaator on koostis osa, mis kogub endasse elektrienergiat ja tühjeneb siis lambi või takisti kaudu. Kondensaatori omadust koguda elektrienergiat, nimetatakse elektrimahtuvuseks. Mahtuvuse ühik on Farad F. Diood Diood on koostisosa, mis juhib elektrivoolu ainult ühes suunas. Vastupidises suunas diood elektrivoolu ei juhi. Transistor Transistor on koostis osa mille abil saab võimendada elektrisignaale. Kui transistori baasile anda väike voolutugevus, siis kollektorilt pääseb emitterile suur voolutugevus. Keemilised vooluallikad Keemiline vooluallikas elektrienergia allikas, mis muudab aktiivainete keemislise energia vahetult elektrienergiaks. Vooluallikaid liigitatakse
Ande Andekas-Lammutaja Füüsika - Elektrostaatika Keha elektriseerimiseks peab sellele rakendama mingit jõudu (põhiliselt on selleks hõõrdejõud). Kondensaatoriks nimetatakse kehade süsteemi, mis on loodud mingi kindla mahtuvuse saamiseks. Kondensaatori mahtuvus (farad) näitab, kui suure laengu andmisel ühele plaadile suureneb plaatidevaheline pinge ühe ühiku võrra (tema plaatide omavaheline mahtuvus). See sõltub vaadeldavate kehade mõõtmetest, vahekaugustest ja nendevahelise aine dielektrilisest läbitavusest. Laetud kondensaatori energia avaldub kujul Wp = CU2/2, kus C on kondensaatori mahtuvus ja U tema pinge. Coloumbi seadus: Kaks punktlaengut mõjutavad
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 Liigid: 1)paberkondensaatorid 2)elektrolüütkondensaaotird 3)pöördkondensaatorid Kondensaatori energia Laetud kondensaator suudab teha tööd tänu sellele, et tööd on tehtud tema laadimisel
6. Mis on ekvi potensiaalpinnad, nende asend Evektori suhtes ja elektri välja töö mööda seda pinda. Võrdse potentsiialiga pinnad elektriväljas. Jäävad alati Evektoriga risti. A=0 7.Sammu pinge tekkimine Mida pikem on kahe jala vaheline kaugus seda suurem on ka pinge. Tekib siis kui välk lööb maase või kui elektriliin puutub maad. 8.Mahtuvuse mõiste, valem ja ühik Mahtuvus füüsikaline suurus, mis võrdub juhile antud laengu ja potentsiaali suhtega Tähis: C Ühik: 1F(farad) Valem: 9.Seos elektrivälja tugevuse ja potensiaali vahel, valem. Valem: 10.Kondensaatori ehitus 1. Kahest juhist mis on teineteisest isoleeritud 2. juhtide vahel on dielektriku kiht, mille tõttu tekib tugev homogeeneelektriväli 11.Millest ja kuidas sõltub kondensaatori mahtuvus ja valem 1. Kohakuti olevate plaatide pindalast võrdeliselt 2. Dielektriku kihi paksusest pöörvõrdeliselt 3. Dielektrilisest läbitavusest plaatide vahel võrdeliselt 12
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 nimetatatkse materjale, mis jäävad juhtide ja dielektrikute vahele. Neil on tugev juhtimise sõltuvus temperatuurist, elektrivälja tugevusest, valgustatusest ja mehaanilisest survest. Pooljuhtides on nii elektron kui ka aukjuhtivus. Materjaliks on seleen, germaanium ja räni. Konstantsel temperatuuril on elktron-auk paaride keskmine arv pooljuhtkristalli ruumala ühikus muutumatu. Pooljuhte, kus on ülekaalus elektronjuhtivus nim
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 endainduktsiooni alaktreomotoorjõuks. Elektromagneetilise indukstiooni nähtust, kus magnetvoo muutus on oõhjustanud voolu muutumisest juhtmes nimetatakse endainduktsiooniks. Induktiivsus
läbivate jõujoonte arvu ) 7. Ei tee, pikk 8. Ei tee, pikk 9. Kuidas võib iseloomustada endaiduktsiooni nähtust? Vastus : d 10. Täida tabel Füüsikaline Mõõtühik mõõtühik suurus definitsioon tähis sõnade Mahtuvus Füüsikaline suurus, mis i 1F Farad seloomustab kehade süsteemivõmet endasse laengut salvestada Induktsiivsus Näitab, kui suure magnetvoo 1H Henri muutuse tekitab selle juhi korral ühikuline voolu muutus 11. Induktiivpooli läbib vool tugevusega 3,2 A. Vooluringi katkestamisel muutub vool nulliks 0,01s vältel, mis indutseerib pooli otstel emj 2 V. Kui suur on pooli induktiivsus? Andmed | 1 ) Leian magnetvoo muudu :
Võnkumise periood - aeg, mis kulub ühe täisvõnke tegemiseks. Tähis T ja mõõtühikuks on sekund. Sagedus - täisvõngete arv ajaühikus. Tähis f ja ühikuks 1 Hz. Mahtuvus - on füüsikaline suurus, mis näitab kui suure laengu peab kondensaatori katetele andma, et tõsta kondensaatori elektroodide potentsiaalide vahet (pinget) ühiku võrra: C = q/U. Mahtuvus iseloomustab kondensaatori võimet salvestada elektrilaengut. Tähis C ja mõõtühik 1 F (farad). Induktiivsus - on füüsikaline suurus, mis iseloomustab pooli võimet tekitada magnetvoogu, kuid teda defineeritakse induktsiooni seaduse kaudu. Induktiivsuse tähis on L ja mõõtühikuks 1 H. Lahenda ülesanded. 1. Transformaatori ülekandetegur n = 20. Vahelduvvooluallikas tekitab klemmidel 12 V pinge. Missuguseid pingeid saab vaadeldava transformaatori ja vooluallika abil tekitada? 2. Vahelduvvooluallikas töötab sagedusel 2 kHz ja tekitab pinge 10 V
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:
b) füüsikaline nähtus c) füüsikaline suurus 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.)
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))
Mahtuvus-näitab, kui suure laengu q andmisel ühele plaadile suureneb plaatidevaheline pinge U ühe ühiku võrra. Seega on kondesaatori mahtuvus sisuliselt tema plaatide omavaheline mahtuvus. Kondensaator- kehade süsteem,mis on loodud mingi kindla mahtuvuse saamiseks.Lihtsaim koosneb kahest elektrit juhtivast plaadist, mille vahel paikneb dielektrikukiht. Kondensaatori mahtuvus- on 1 F, kui laengu 1C viimine ühelt plaadilt teisele tekitab plaatide vahel pinge 1V. Seega 1F= 1C : 1V ( 1 farad) Kondensaatorite kasutamise näited (3)- 1) mikrofon-milles sisaldub kondensaator.Sel juhul on kondensaatori üheks plaadiks õhuke metallkile, mis hakkab helilainete mõjul võnkuma. 2)Arvuti klaviatuur-vajutades klahvile, suurendame klahvi taga paikneva kondensaatori mahtuvust ja kutsume nii esile vooluimpulsi. 3)Paberkondensaator-kateteks on metallfooliumi lehed ning dielektrikuks parafiinis immutatud paber.Fooliumi-ja paberiribad on tihedasti
Neid laetakse vooluallikast. Laengu kogunemisel plaatidele tekib nende vahele elektriväli, pinge suureneb pidevalt, lõpuks võib toimuda läbilöök. Õpikus: Kehade süsteemi,mis on loodud mingi kindla mahtuvuse saamiseks,nimetatakse kondensaatoriks. 12.Mis on kondensaatori mahtuvus? Tema tähis ja ühik (defineerida): Kondensaatori mahtuvus näitab, kui suur laeng plaatidel tõstab plaatidevahelist pinget 1V võrra. C= q / U , kus q= ühe plaadi laeng ; U= pinge [C]= 1C / 1V = 1F (farad) 13.Plaatkondensaatori mahtuvuse valem: C= 1/4K × S/d 14.Kondensaatorite ühendamine patareiks, valemid: Jadaühendusel võrdub kondensaatoripatarei kogupinge U üksikutel kondensaatoritel tekkivate pingete summaga: U=U1+U2+U3+... Avaldades pinge U laengu q ja mahtuvuse C kaudu saame q/C=q/C1+q/C2+... Rööpühendusel on kõigil kondensaatoritel sama pinge U, patarei kogulaeng q aga koosneb üksikute kondensaatorite laengutest: q=q1+q2+q3+... ja C×U=C1U+C2U+... millest C=C1+C2+... 15
2. Võnkering Võnkering on lihtsaim süsteem, milles võib tekkida elektromagnetiline vabavõnkumine. Koosneb kondensaatorist ja selle katetega ühendatud induktiivpoolist. 3. Võnkeringi ülesanded. Sageduse ja perioodi seos. Thomsoni valem T = 2 L C T-periood( s-sekund) L-induktiivsus(H-henri) C-mahtuvus(F-farad) f-sagedus(Hz-herts) Sageduse ja perioodi vaheline seos : f=1 :T ; T=1:f, kus Ton periood(s) ja f on sagedus (pööret/s) 4. Lained Laineks nimetatakse võnkumise levimisprotsessi ruumis. Laine kui häiritus levib keskkonnas lõpliku kiirusega.Lained jagunevad ristlaineteks ja pikilaineteks, keskkonna järgi ruumelastsuslaineteks ja kujuelastsuslaineteks. 5. Lainete omadused Laine põhitunnuseks on energia edasikandmine
alati kindla suuruse ja suunaga jõud, mis paneb selle keha liikuma. Laetud keha ümbritsev elektriväli on seda tugevam, mida suurem on keha elektrilaeng. 5.2 Mahtuvuse mõiste Mahtuvuseks nimetatakse kondensaatori võimet salvestada elektrilaengut. Mahtuvust mõõdetakse laenguga, mis tõstab juhi pinget ühe ühiku võrra: Q C= U C mahtuvus faradites (F) Q elektrilaeng kulonites (C), 1 kulon = 1 amper · 1 sekund U juhi potentsiaal voltides (V) 1 farad on sellise elektrijuhi mahtuvus, millele 1 kuloni suuruse laengu andmine tõstab pinget 1 voldi võrra. Inglise füüsik Michael Faraday (1791--1867) on elektromagnetvälja mõiste looja. Farad on ülisuur mahtuvusühik. Praktikas mõõdetakse mahtuvusi tavaliselt mikro- ja pikofaradites. 62 1 1 mikrofarad = 1 µF = -6 F = 10 F 1000000 1 1 nanofarad = 1 nF =
alati kindla suuruse ja suunaga jõud, mis paneb selle keha liikuma. Laetud keha ümbritsev elektriväli on seda tugevam, mida suurem on keha elektrilaeng. 5.2 Mahtuvuse mõiste Mahtuvuseks nimetatakse kondensaatori võimet salvestada elektrilaengut. Mahtuvust mõõdetakse laenguga, mis tõstab juhi pinget ühe ühiku võrra: Q C= U C mahtuvus faradites (F) Q elektrilaeng kulonites (C), 1 kulon = 1 amper · 1 sekund U juhi potentsiaal voltides (V) 1 farad on sellise elektrijuhi mahtuvus, millele 1 kuloni suuruse laengu andmine tõstab pinget 1 voldi võrra. Inglise füüsik Michael Faraday (1791—1867) on elektromagnetvälja mõiste looja. Farad on ülisuur mahtuvusühik. Praktikas mõõdetakse mahtuvusi tavaliselt mikro- ja pikofaradites. 62 1 1 mikrofarad = 1 µF = -6 F = 10 F 1000000 1 1 nanofarad = 1 nF =
kattelt teisele. C = E0·E·S / d (kondensaatori mahtuvuse valem) C = q/ Mahtuvust saab arvutada valemist C= q/U mahtuvus(1F)=laeng(1C)/pinge(1W) 7. Elektriline konstant. Elektriline konstant ehk vaakumi absoluutne dielektriline läbitavus on konstant, mis kuulub tegurina elektrivälja seadusi ratsionaliseeritud (üldsustatud) kujul väljendavatesse valemitesse. Elektrilist konstanti tähistatakse ja mõõtühikuks on farad meetri kohta. 8. Aine ja välja erinevused ja sarnasused Sarnasused: *võivad teineteiseks muunduda *on olemas vähimad portsjonid. Erinevused: * aine osakested ei saa olla korraga ühes ruumipunktis. Väljal saavad. * aine osakestel kindlad mõõtmed, väljadel pole 9. Punktlaengu elektrivälja tugevus Elektrivälja tugevus näitab, kui suur jõud mõjub selles väljas ühikulise positiivse laenguga kehale. On vektoriaalne suurus. Punktlaengu väljatugevus on võrdeline
säilitamiseks. Kondensaatori moodustavad kaks plaati, mis on teineteisest eraldatud dielektrikuga. Neid laetakse vooluallikast. Laengu kogunemisel plaatidele tekib nende vahele elektriväli, pinge suureneb pidevalt, lõpuks võib toimuda läbilöök. 3.Mahtuvuse arvutamine. (valem, ühikud) Kondensaatori mahtuvus näitab, kui suur laeng plaatidel tõstab plaatidevahelist pinget 1V võrra. C= q / U , kus q= ühe plaadi laeng ; U= pinge ; [C]= 1C / 1V = 1F (farad) 4.Kondensaatori ruumalaühikusse salvestatav energiahulk. W= CU : 2 , W Salevestunud energia J ; C- kondensaatori mahtuvus F ; U- kondensaatorile rakendatud pinge V. 5. Kondensaatorite jadaühendus. Jadaühenduseks nimetatakse ühendust, kus ühe kondensaatori negatiivne elektrood on ühendatud teise kondensaatori positiivse elektroodiga. Jadaühendusel võrdub kondensaatoripatarei kogupinge U üksikutel kondensaatoritel tekkivate pingete summaga: U=U1+U2+U3+..
*Kondensaatoril on võime mitte juhtida alalisvoolu, kuid ta laseb läbi vahelduvat voolu. ELEKTRIVÄLJA ENERGIA *Elektrivälja energia tähendab seda, et laetud keha võib elektriväljas omada energiat. *Elektrivälja energia on võrdeline väljatugevuse ruuduga. F=kq1q2/r2 k=1/4 0 F=F0/ A=qEd F=qE Ep=Eqd =Ep/q =Ed =kq/r U= 1- 2 U= 1 2 U=(Ep1-Ep2)/q U=A/q A=1eV=1,6*10-19J C=q/U C=S0 / d Ee=CU2/2 Ee=CE2d2/2 -potentsiaal(fii) 1V Ee-elektrivälja energia 1J C-mahtuvus 1F (farad) -elektriline läbitavus 0-const E-välja tugevus 1V/m või 1N/C
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.Kondensaatori laeng määratkse ühe tema plaadi laengu järgi. Kondensaatori elektrimahtuvus-füüsikaline suurus, mis võrdub kondensaatori ühe katte laengu q ja plaatide vahelise pinge U suhtega C=q/U
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. See tähendab, et tuleb laenguid ümber paigutada, mis nõuab aga teatud tööd. Tehes laengute ümberpaigutamisel tööd, kulutatakse energiat, mis akumuleerub laetud kondensaatoris.
Elektrilaeng kulon C 1 s·A Potentsiaal, pinge, emj volt V W·A--1 1 V = 1 m2·kg·s--3·A--1 Elektriline takistus oom V·A--1 1 = 1 m2·kg·s--3·A--2 Elektrijuhtivus siimens S A·V--1 1 S = 1 m--2·kg--1·s3·A2 Elektriline mahtuvus farad F C·V--1 1 F = 1 m--2·kg--1·s4·A2 Magnetvoog veeber Wb V·s 1 Wb = 1 m2·kg·s--2 83;A--1 MÕÕTÜHIKUD 2 Magnetvootihedus tesla T Wb·m--2 1 T = 1 kg·s--2·A--1 (indUKtsioon)
Samanimeliste laengute tõukumise tõttu lahkub laeng +Q teiselt plaadilt. Laengu -Q saab kergesti teisele plaadile tuua siis, kui plaat on maandatud (J.2.30) ja laeng +Q võib lahkuda Maasse. Ka vooluringis paikneva kondensaatori korral saab laeng teiselt plaadilt alati ära minna. Järelikult on ühe plaadi laadimine samaväärne laengu Q üleviimisega ühelt plaadilt teisele. Mahtuvuse ühik SI-süsteemis kannab M. Faraday auks nime farad. Üks farad (1F) on sellise keha mahtuvus, millele tuleb anda laeng üks kulon, selleks et suurendada tema potentsiaali ühe voldi võrra. Kondensaatori mahtuvus on 1F, kui laengu 1C viimine ühelt plaadilt teisele tekitab plaatide vahel pinge 1V. Seega1F=1C1V. Kuna üks kulon on väga suur laeng, siis ka üks farad on väga suur mahtuvus. Seetõttu kasutatakse praktikas enamasti mikro-, nano- ja pikofaradeid (1F=10-6F, 1nF=10-9F, 1pF=10-12F).
poolustega, kus magnetväli on kõige tugevam. Magneti üks pool püüdleb põhja poole, teine lõuna poole. Kahe magneti põhja- ja lõunapoolus tõmbavad teineteist külge. Samanimelised poolused põhi ja põhi või lõuna ja lõuna tõukuvad, surudes teineteist eemale. Elektromagnetilised ühikud on osa elektriliste ühikute süsteemist ning põhinevad põhiliselt elektrivoolu magnetilistel omadustel. Ühikud on: · amper vool · kulon (laeng) · farad(mahtuvus) · henri (induktiivsus) · oom (takistus) · volt(elektriline potentsiaal) · vatt (võimsus) Elektriväli on elektrilaengu poolt tekitatud ruumis leviv pidev väli ja mis mõjutab ruumis paiknevaid teisi elektrilaenguid. Elektrivälja levimiskiirus on võrde valguse kiirusega vaakumis. Elektriväli on elektromagnetvälja piirjuht. Elektromagnetväli on elektromagnetilist vastasikmõju vahendav ühtne väli, mille piirjutudeks on elektriväli ja magnetväli
Magnetväli tekib elektrilaengute liikumise ehk elektrivoolu tõttu. Magnetväli põhjustab magnetjõudude tekke, mis seonduvad tavaliselt magnetitega. Elektromagnetismi teoreetilised järeldused viisid erirelatiivsusteooria väljatöötamiseni Albert Einsteini poolt 1905. aastal. Elektromagnetilised ühikud on osa elektriliste ühikute süsteemist ning põhinevad põhiliselt elektrivoolu magnetilistel omadustel. Ühikud on: amper (vool) kulon (laeng) farad (mahtuvus) henri (induktiivsus) oom (takistus) volt (elektriline potentsiaal) vatt (võimsus) Magnetism Üheks esimeseks magnetvälja tundma õppimise viisiks oli uurida, kui suure jõuga tõmbuvad kaks juhet, kui neid läbib elektrivool. Aastal 1820 jõudis A. M. Ampère [ampe:r] järeldusele, et juhtmete vahel mõjub jõud: Siin on I1 voolutugevus ühes ja I 2 voolutugevus teises juhtmes, l on vaatluse all oleva
1C nihutamisel sellest punktist teha. Joonis!-> Töö on maks, kui 1C viiakse lõpmatusse või maa sisse, kus E=O (elektrivälja tugevus). Praktikas tähendab potentsiaal pinget mingi punkti ja maa vahel. Jooonis Pinget nim. mõnikord ka potentsiaalide vaheks, kuna U= viltune e1 viltune e2 Elektri mahtuvus. Tähistatakse ,,C". Suurendades juhi laengut q, kasvab ka selle potentsiaal e, kuid suge q/e jääb muutumatuks. See ongi võrdne juhi mahtuvusega. (Mingi joonis Juhi mahtuvus on 1 farad, kui 1 kuloni suurune laeng tekitab sellel Ainult 1voldise potentsiaali. Kondensaatorid.- Omavad tunduvalt suuremaid mahtuvusi kui üksikjuhid. Joonis . > q- kondensaatori ühe elektroodi laeng. U- elektroodide vaheline pinge Kondensaatoril on seda suurem mahtuvus mida: 1. Suurem on elektroodide pindala ,,S" 2. Väiksem on elektroodide vahekaugus 3. Suurema dielektrilise läbitavusega aine on elektroodide vahel. Omadused ja kasutamine: 1. Põhiomadus- elektrilaengu
mõjul Piesoelektriline efekt- ainete omadus polariseeruda venituse või kokkuvajutuse tagajärjel Piesoelektriline pöördefekt- ainete omadus muuta oma füüsilist kuju elektrivoolu tagajärjel või elektrivälja sattumisel Kondensaatorid- elektriseadeldised mingi kindla elektrilaengu säilitamiseks(arvuti klaviatuurid, mobiilid, elektoronika üldiselt) Kondensaatori mahutavus- sõltub dielektrikust, plaatide kaugusest ja pindaladest C=q/U 1 farad- selline elektrimahutavus, mis on kondensaatori plaatidel Vähima mõju printsiip- looduses toimuvad kõik mõjutused mööda vähimat mõjusirget EEG- võimaldab uurida ajurütme, diagnoositakse vaimseid haigusi ja kasvajaid EKG- võimaldab uurida südamerütme, diagnoositakse südame rütmihäireid, infarkte Alalisvool- elektrivool, mille suund ja suurus aja jooksul ei muutu, tähis ---- Vahelduvvool- elektrivool, mille suund ja suurus aja jooksul muutub mingi sagedusega, tähis ~~~
täiesti uut liiki võnkumistega--elektrivälja ja magnetvälja võnkumisega, nii et üks muundub teiseks ja vastupidi. 8. Mida nimetatakse elektromagnetvõnkumisteks? Elektrivälja ja magnetvälja samaaegselt toimuvaid võnkumisi, nii et üks muundub teiseks ja vastupidi. 9. Millega määratakse võnkeringis tekkivate elektromagnetvõnkumiste periood? Võnkeringi induktiivpooli induktiivsusega L (ühik Henri)ja kondensaatori mahtuvusega C (ühik Farad), juhtmete aktiivtakistuse mõju võib jätta arvestamata. T = 2 LC ühik-1 sekund Et tavaline (joon)sagedus f on perioodi pöördväärtus, siis f = 1/T = 1/2 LC . f-sagedus Ühik- 1 Hz (hertz) 10. Miks tavalises võnkeringis võnkumised sumbuvad? Osa võnkumise energiast eraldub juhtmetes soojusena ja võnkumised sumbuvad pikapeale. 11. Mis on isevõnkumine? Kui võnkuv süsteem ise võtab kuskilt välisest allikast endale energiavarusid juurde, Näiteks elektrongeneraatorist. 12
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 sõltu pingest ega laengust, sest ühe muutmisel muutub ka teine. 7. Võnkeringi tööpõhimõte-võnkumised toimuvad kui energia muundub, näiteks kondensatori elektrivälja energia
mõjul Piesoelektriline efekt- ainete omadus polariseeruda venituse või kokkuvajutuse tagajärjel Piesoelektriline pöördefekt- ainete omadus muuta oma füüsilist kuju elektrivoolu tagajärjel või elektrivälja sattumisel Kondensaatorid- elektriseadeldised mingi kindla elektrilaengu säilitamiseks(arvuti klaviatuurid, mobiilid, elektoronika üldiselt) Kondensaatori mahutavus- sõltub dielektrikust, plaatide kaugusest ja pindaladest C=q/U 1 farad- selline elektrimahutavus, mis on kondensaatori plaatidel Vähima mõju printsiip- looduses toimuvad kõik mõjutused mööda vähimat mõjusirget EEG- võimaldab uurida ajurütme, diagnoositakse vaimseid haigusi ja kasvajaid EKG- võimaldab uurida südamerütme, diagnoositakse südame rütmihäireid, infarkte Alalisvool- elektrivool, mille suund ja suurus aja jooksul ei muutu, tähis ---- Vahelduvvool- elektrivool, mille suund ja suurus aja jooksul muutub mingi sagedusega, tähis ~~~
Kehade süsteemi võimet tekitada elektrivälja Keha (juhtmesüsteemi) võimet tekitada (salvestada laengut) kirjeldab mahtuvus magnetvälja (salvestada voolu) kirjeldab C= q 1F = 1C L=- e U Mahtuvuse SI-ühik on farad 1V I Induktiivsus t L= Ühes juhtmekeerus I Induktiivsuse SI- 1 V 1 V 1 s 1 Wb
· Marie Curie oli poola päritoli prantsuse füüsik ja keemik. Koos abikaasa Pierre Curie'ga avastas ta 1898 .a. radioaktiivsed elemendid polooniumi ja raadiumi. Esimene naine, kes sai Nobeli preemia. · Michael Faraday - oli inglise füüsik ja keemik, kes rajas õpetuse elektri- ja magnetväljast, avastas elektromagnetilise induktsiooni nähtuse. Leiutas voltmeetri, elektrimootori, dünamo ja Faraday silindri. Tema järgi on nimetatud elektrimahtuvuse ühik farad. · Paul Ehrlich oli saksa füüsik, teadlane ja immunoloog, kes katsetas esimest korda keemiaravi. Pani aluse kemoteraapiale. Avastas ravimi Salvarsani (arsphenamine), mida kasutati laialdaselt süüfilise raviks. · Richard Jordan Gatling oli ameerika leiutaja, kes konstrueeris maailma esimese eduka kuulipilduja ,,Gatling gun'i" 1861 .a. · Samuel Morse oli ameerika leiutaja ja maalikunstnik. Tema tuntuimad leiutised on juhtmeta
ELEKTRIVÄLJA TUGEVUSE JA POTENTSIAALIDE VAHE SEOS. Elektri välja iseloomustamiseks kasutatakse nii jõujooni kui ekvipotentsiaal pindu.Jõujooned ja ekvipotentsiaalpinnad on omavahel risti. Elektrimahtuvus. Kondensaatorid. Kahe keha omavaheline mahtuvus näitab, kui suure laengu viimisel ühelt kehalt teisele tekib kehade vahel ühikuline pinge. Kehade süsteemi, mis on loodud mingi kindla mahtuvuse saamiseks nim. kondensaatoriks. Kondensaatori mahtuvus on 1F farad, kui laengu 1C viimine ühelt plaadilt teisele tekitab plaatide vahel pinge 1V. Lihtne kondensaator koosneb kahest juhist(kate), mis on eraldatud õhukese dielektriku kihiga. Kondensaatorid liigitatakse: 1) katete kuju järgi. Plaatkonde, kerakond. 2) dielektriku liigi järgi. Paber, õhk konde. 3)mahtuvuse muudetavuse järgi. Pöördkond. / Esimene konden leiutati 1745 a Leidenis nn leideni purk--joonis.Elektrolüütkond. on suure mahtuvusega
annaabi.ee 
