Füüsika 2. kursuse eksamiks kordamine (0)

Elektrilaeng kui elementaarosakeste omadus – Keha omadusi kirjeldab elektrilaeng. Kõik kehad koosnevad laetud ( elementaar )osakestest. SI=C ( kulon )
Coulombi’i seadus – 2 punktlaengut mõjutavad vaakumis teineteist jõuga, mis on võrdeline nende laengute korrutisega ja pöördvõrdeline laengute vahelise kauguse ruuduga .
Elektriväli – levib laetud kehade ümber ja lõpmatu kiirusega. Põhiomaduseks on mõjutada laenguid jõuga.
Elektrivälja tugevus välja antud punktis – antud punktis proovilaengule mõjuva jõu ja selle proovilaengu suhe. Vektori suund on määratav positiivsele laengule mõjuva jõu kaudu.
Elektrivälja jõujooned – jooned, mille igast punktist tõmmatud puutuja siht ühtib elektrivälja tugevus vektori sihiga. Suund algab positiivsetel ja lõppeb negatiivsetel laengutel. Tihedus iseloomustab elektrivälja tugevust antud piirkonnas.
Superpositsiooni printsiip – kehade süsteemi väljatugevuse leidmiseks tuleb üksikute kehade väljatugevuse vektorid liita. Tuleneb välja omadusest mitte segada teist välja.
Punktlaengu q1 elektrivälja tugevus E1 teise punktlaengu q2 asukohas on :
Juhi sees elektriväli puudub ja kui juht satub elektrivälja hakkavad vabad laengukandjad liikuma. Positiivsed hakkavad liikuma elektrivälja suunas ja negatiivsed vastassuunas. Seal, kus jõujooned sisenevad tekib negatiivne laeng ja seal, kus jõujooned väljuvad tekib positiivne laeng.
Töö laengu liikumisel elektriväljas – elektriväljas mõjub laetud kehale jõud ja kui laeng liigub, siis teeb see jõud tööd. Töö ei sõltu trajektoori kujust. Töö elektriväljas laengu liikumisel mööda suletud kontuuri on võrdne nulliga.
Pinge elektrivälja kahe punkti vahel on haruliselt võrdne laengu ümberpaigutamisel ühest punktist teise tehtud töö ja selle laengu suhtega.
Potensiaal – punktis oleva laengu potensiaalse energia ja laengu suhe. Pinge on arvuliselt võrdne elektrivälja punktide potensiaalide vahega.
Konservatiivsete jõudude väli on potentsiaalne jõuväli . Jõu töö sel juhul võrdub jõu f ja tema rakenduspunkti nihke s korrutisega. A=f *s =fscosα ,α-nurk on jõu ja nihke vektorite vahel
Väli dielektrikus - kui laenguid ümbritsevaks keskkonnaks on dielektrik, ei saa selles olevad laengud vabalt liikuda . Nimetatakse selliseid laenguid seotud laenguteks, ja see tähendab, et
tavaolukorras on neile mõjuvad jõud tasakaalus.
Suhteline dielektriline läbitavus ehk keskkonna dielektriline läbitavus on füüsikaline suurus, mis näitab, mitu korda on elektrivälja tugevus homogeenses  materjalis  väiksem väljatugevusestvaakumis.
Kondensaator – kehade süsteem, mis on loodud mingi kindla mahtuvuse saamiseks. Koosneb kahest juhtivast plaadist , mille vahel paikneb dielektriku kiht. Mahtuvus C on ühe katte laengu absoluutväärtuse ja kattevahelise pinge suhet.
Plaatkondensaatori mahtuvus – on võrdeline katete pindalaga S, katetevahelise aine dielektrilise läbitavusega e ja pöördvõrdeline katete vahekaugusega d
Kondensaatorite ühendamine
Elektrivälja energia
Superkondensaator ehk ülikondensaator on elektrotehniline seadis, mille abil saab elektrostaatilist energiat salvestada süsinikelektroodide pinnale. Superkondensaator on väga suure mahtuvusega kondensaator.
Elektrivoolu tekkimise tingimused - elektrivälja ja vabade laetud osakeste olemasolu
Elektromotoorjõud – arvuliselt võrdne laengu ümberpaigutamisel kogu vooluringis tehtava töö ja selle laengu suhtega
Ohmi seadus vooliringi osa kohta: Vooluahelat läbiva elektrivoolu tugevus (I) on võrdeline selle lõigu otste potentsiaalide vahega (U) ja pöördvõrdeline lõigu takistusega (R).
Suletud mittehargnevas vooluahelas on voolutugevus (I) võrdeline elektromotoorjõudude (E) summaga ja pöördvõrdeline ahela kogutakistusega (r). Kogutakistus koosneb väliosa - ja vooluallika sisetakistisest.
Elektrivoolu töö on vooluringis elektrienergia teisteks energialiikideks muundumise mõõt ja võimsus iseloomustab elektrivoolu tööd ühes ajaühikus. Elektrivoolu töö vooluringi mingis lõigus on võrdne sellele lõigule rakendatud pinge, voolutugevuse ja tööks kulunud aja korrutisega N=A/t=I*U
Vooluga juht soojeneb. Selles seisnebki voolu soojuslik toime
Takistus sõltub juhi materjalist ja mõõtmetest: takistus on võrdeline juhi pikkusega , pöördvõrdeline juhi ristlõikepindalaga ja sõltub juhi materjalist:
Takistus materjali temperatuurist: Erinevate materjalide takistuse sõltuvust temperatuurist kirjeldab takistuse temperatuuritegur . Takistuse muutust temperatuuri muutumisel kirjeldab valem:
Ülijuhtivus on füüsikaline nähtus, kus madalatel temperatuuridel aine eritakistus muutub nulliks
Esimene Kirchhoffi seadus: Hargnemispunkti ehk sõlme suunduvate elektriahela harude voolutugevuste algebraline summa võrdub hargnemispunktist väljuvate harude voolutugevuste algebralise summaga. Teine Kirchhoffi seadus: Kinnise elektriahela elektromotoorjõudude algebraline summa võrdub selle ahela kõigi harude pingelangude algebralise summaga. Seadused võimaldavad arvutada elektrivoolu voolutugevuste jaotust ahela harudes, kui on teada vooluahela elementide elektrilised parameetrid .
Magnetväljas asuvale vooluga juhile mõjuv jõud: suund on risti nii voolu kui ka magnetvälja jõujoontega. Jõu suund määratakse vasaku käe reegliga: kui asetada vasak käsi nii, et magnetvälja jõujooned suunduvad peopessa ja sõrmed näitavad voolu suunda, näitab väljasirutatud pöial juhile mõjuva jõu suunda. Jõu väärtus on võrdeline voolutugevuse, juhipikkus ja nurga siinusega. F=B*I*l*sina
Magnetilise induktsiooni joon ehk magnetvälja jõujoon on joon, mille igas punktis ühtib tema siht magnetilise induktsiooni vektori  sihiga.
Magnetvälja jõujooned - mõttelised jooned, mille igas punktis on magnetinduktsioon suunatud piki selle joone puutujat.
Magnetväljas asuv vooluga raam hakkab magnetjõudude mõjul pöörduma ja peatub asendis, kus magnetjõud tasakaalustuvad. Tasakaaluasendis raami tasapind on risti magnetvälja suunaga. Elektrimootori töötamine põhinebki vooluga raami pöörlemisel magnetväljas magnetjõudude mõjul.
Ampere seadus kahe paralleelse vooluga juhtme vastastikmõju kohta: Juhtme pikkusühikule
mõjuv jõud on võrdeline voolutugevustega neis juhtmeis ja pöördvõrdeline vahemaaga nende vahel. F=k*I1*I2/d
Lorentzi jõud: risti liikumise suunaga ja tema töö laengu liikumisel magnetväljas on 0, seetõttu magnetväli ei muuda liikleva laengu energiat, vaid ainult muudab laengu liikumise suunda. Mõjub laengut q omavale ja kiirusega v liikuvale osakesele magnetväljas induktsiooniga B ehk Fl=q*v*B*sina, kus a on nurk osakese liikumissuuna ja magnetvälja suuna vahel.
Ampere’i hüpotees - aine magnetilised omadused on määratud tema sees toimuvate ringvooludega.Kui ringvoolude tasandid on korrapäraselt ilmnevad ainel magnetilised omadused, kui korrapäratult siis ei ilmne.
Aine mõju magnetväljale: ained võivad nii tugevdada, kui ka nõrgendada välist magnetvälja. Valem:
Magnetiline läbitavus - näitab, mitu korda on magnetinduktsioon aines suurem kui vaakumis.
Magnetilise läbitavuse järgi jagatakse ained:
1) diamagneetikud - ( magn . läbitavus on väiksem 1- st) ained, mis veidi nõrgendavad talle mõjuvat magnetvälja. 2)paramagneetikud - (magn. läbitavus on 1- st veidi suurem) ained, mis veidi tugevdavad talle mõjuvat magnetvälja 3)ferromagneetikud - (magn. läbitavus on 1- st palju palju suurem) ained, mis tugevdavad talle mõjuvat magnetvälja tuhandeid kordi
Magnetvoog : võrdeline kontuuri läbivate jõujoonte arvuga. Kui kontuuri läbiv magnetvoog muutub, induktseeritakse kontuuris elektromotoorjõud. Valem:
Elektromagnetilise induktsiooni nähtus: seisneb selles, et muutuv magnetvoog tekitab pööriselektrivälja, see omakorda elektromotoorjõu, suletud kontuuri korral tekib induktsioonivool. Seadus: induktsiooni elektromotoorjõu absoluut väärtus on võrdne magnetvoo muutumuse kiirusega. Valem:
Lenzi reegel: induktsioonivoolu suuna määramiseks. Induktsiooni voolu suund on selline, et ta oma magnetväljaga püüab kompenseerida teda esile kutsuva magnetvälja muutumist. Elektromotoorjõu absoluutväärtuse hetkväärtus on võrdne magnetvoo tuletisega aja järgi.
Eneseinduktsiooni nähtus on elektromagnetilise induktsiooni erijuht. Seisneb selles, et muutuv vool indutseerib elektromootorjõu samas juhis,
Juhi induktiivsus näitab eneseinduktsioon elektromotoorjõud on võrdelinevoolutugevuse muutumise kiirusega. Võrdetegur iseloomustab juhti ja nim induktiivsuseks. Iseloomustab juhi inertsust voolutugevuse muutumise suhtes.
Magnetvälja energia : (Magnetvälja tekitamiseks tuleb kulutada elekrienergiat ja vastupidi: kadumisel indutseerib magnetväli elektromotoorjõu ja voolu, see tähendab, et magnetvälja energia muundub elektrienergiaks.) Energia, mis salvestub magnetväljas voolu suurenemisel nullist I-ni, väljendub valemiga
Vahelduvvoolu generaatori töö põhineb elektromagnetilise induktsiooni nähtusel. Tavaliselt pannakse magnetväljas pöörlema juhtivast materjalist kontuur , milles tekitatakse vahelduvvool
Vahelduvvoolu ja pinge efektiivväärtused : U = 0,707 Um, I = 0,707 Im (indeks on m)
Vahelduvvooluringis võib esineda peale aktiivtakistuse ka mahtuvuslik ja induktiivne takistus. Mahtuvuslik takistus on tingitud kondensaatorist ja aktiivktakistus poolist. Aktiivtakistuse korral võngub vool pingega sünkroonselt ehk voolutugevuse maksimumis on pinge maksimumidega samaaegsed. Induktiivtakistuse korral jääb voolutugevuse maksimum pinge maksimumist maha. Mahtuvustakistuse korral voolutugevuse maksimum ennetab pinge maksimumi. Valemid:
Voolutugevus vahelduv vooluringis (Ohmi seadus) on võrdeline pingega selle otstel. Võrdeteguri pöördeväärtust nim. vahelduvvoolu ringi kogutakistuseks: I=U/Z ja Z=
Faaside vahe pinge ja voolutugevuse vahel: Kui φ = 0 siis cosφ = 1 ja võimsus on maksimaalne, Kui φ = 90° siis cosφ = 0 ja võimsus on 0
Võimsus vahelduvvooluringis: N=I*U*cos φ (cos φ on võimsustegur )
Pingeresonants on olukord pooli ja kondensaatorit sisaldavas jadaahelas, kus ahela reaktiivtakistus on null.
Kolmefaasilist vahelduvvoolusüsteemi kasutatakse elektrijõumasinates ning ülekande- ja jaotusvõrkudes. Sellise süsteemi eeliseks on elektriliinide ja trafode väiksem materjalikulu. Veelgi olulisem on, et kolmefaasilise voolu pöörlev magnetväli võimaldab ehitada töökindlaid ning väga lihtsaid elektrimasinaid. Kolmefaasilises süsteemis on elektromotoorjõudude summa igal ajahetkel null, see asjaolu võimaldab kolme faasi voolu üle kanda vaid kolme juhtme kaudu.
Elektrienergia ülekanne: Elektrit toodetakse elektrijaamades, kõrgepingeülekandevõrkude kaudu kantakse üle tarbimispiirkondadesse ning jaotatakse tarbijatele kesk- ja madalpingejaotusvõrkude abil. Elektrijaamades toodetud elektrienergiat ei saa suurtes kogustes salvestada, vaid tuleb kasutada otsekohe peale saamist, seepärast on vaja elektrienergiat üle kanda ka suurte kauguste taha. Elektrienergia transportimise oluliseks probleemiks on võrkude energiakaod . Kuna ülekandekaod on väiksemad kõrgemate pingete kasutamisel , siis kasutatakse transpordiks kõrget pinget, mida tarbija poole järjest alandatakse.
Võnkering on lihtsaim süsteem, milles võib tekkida elektromagnetiline vabavõnkumine . Võnkering koosneb kondensaatorist ja selle katetega ühendatud induktiivpoolist. Üldjuhul esinevad võnkeringis energia kaod: soojuslikud kaod voolu tõttu, elektrivälja hajumine kondensaatori plaatide vahelt, magnetvälja hajumine poolist.
Vaba elektromagnetvõnkumine: on energia kadude tõttu võnkeringis sumbuvad.
Thomsoni valemi kohaselt on võnkeperiood võrdeline ruutjuurega induktiivsusest ja mahtuvusest
Isevõnkumine ehk autovõnkumine on sumbumatu võnkumine , mis ei toimu perioodiliselt muutuva välisjõu toimel, vaid süsteemi endasse kuuluva energiaallika arvel. Erinevalt sundvõnkumisest on isevõnkumisel sagedus ja amplituud määratud ainult võnkesüsteemi enda omadustega. Isevõnkumine erineb vabavõnkumisest selle poolest, et isevõnkuva keha amplituud on ajast sõltumatu ja keha on energiaallikaga lühiajalises vastasmõjus.
Kõrgsagedusvõnkumise saamiseks: peaksid võnkeringi induktiivsus ja mahtuvus olema võimalikult väikesed.
Avatud võnkering: kiirgab kõrgsageduslikke elektromagnetlaineid väikese induktiivsuse ja mahtuvusega
Elektri- ja magnetväli on omavahel seotud. Muutuv magnetväli tekitab elektrivälja ja muutuv elektriväli magnetvälja. Selleks et tekitada elektromagnetlainet peaks võnkeringis tekitatud võnkumine piiratama võimalikult täielikult elektromagnetlaine ümbritsevasse ruumi.
Analoogsignaal kasutab andmekandja mingit omadust signaali informatsiooni esitamiseks .
Digitaalsignaal ehk arvsignaal on selline diskreetsignaal, mille kodeerimiseks kasutatakse arvkoodi.
Modem on seade, mis moduleerib analoogsignaali, et edastada kodeeritud digitaalset sõnumit üle sidekanali ning demoduleerib sellise analoogsignaali, et dekodeerida saadud sõnum.
Geomeetrilise optika põhiseadused: valguse sirgjoonelise levimise seadus(ühtlases läbipaistvas keskkonnas levib valgus sirgjooneliselt), valguskiirte sõltumatu levimise seadus (alati ei kehti), valguse peegeldumise seadus (langenud kiir, peegeldunud kiir ja pinnanormaal asuvad ühes tasandis ), valguse murdumisseadus (kui esimene keskkond on vaakum , siis on tegemist absoluutse murdumisnäitajaga ), langenud/murdunud kiired ja pinnanormaal on ühes tasandis, mida suurem on langemisnurk seda suurem on peegeldunud kiirte hulk)
Fotomeetria on optika haru, mis tegeleb valgusenergia mõõtmisega .
Lääts – läbipaistev keha, mis on piiratud kahe sfäärilise pinnaga. Läätsel on omadus valguskiiri koondada või hajutada.
Koondav lääts: optilise peateljega paralleelne kiir läbib peale läätses murdumist fookuse F; optilist keskpunkti läbiv kiir ei muuda suunda; suvaliste paralleelsete kiirte kimp koondub fokaaltasandis
Hajutav lääts: optilise peateljega paralleelsete kiirte pikendused koonduvad fookusesse F; optilist keskpunkti läbiv kiir ei muuda suunda; paralleelsete kiirte kimbu pikendused koonduvad fokaaltasandis
Tõeline kujutus – antud punktis lõikuvad valguskiired ja sinna jõuab valguseenergia. Kui asetada sinna punkti ekraan, tekib ekraanil kujutis.
Läätse valem
Suurendus
Sfäärilised peeglid – läätsedega analoogilised omadused. Koondavale läätsele vastab nõguspeegel ja hajutavale kumerpeegel.
Optilised riistad: Luup 10x, Mikroskoop 1000x, Teleskoop (oluline on nurksuurendus)
Valguse laineomadused – valgus on elektromagnetlaine. Difraktsioon ehk paindumine. Interferents ehk lainete liitumine, mille korral tekib ruumis võnkumise amplituudi jaotus. Peegeldumine. Murdumine . Sõltumatu levimine. Dispersioon ( murdumisnäitaja sõltuvus lainete sagedusest). Hajumine. Polarisatsioon
Difraktsioonivõre on paljudest paralleelsetest piludest koosnev seade, milles toimub valguse või muu kiirguse difraktsioon.
Polarisatsioon: hajumise teel saab alguse, kui tavaline valgus tabab võnkuvat osakest, millesse ta neeldub ning siis uuesti hajuvalt välja kiirgub. Peegeldumisel on 100%, kui valgus langeb peegelpinnale Brewsteri nurga all. Sellisel peegeldumisel on kogu valgus polariseeritud ning elektrivälja vektorid on paralleelsed peegelpinnaga. Kaksikmurdumise teel on kasutuses kaheselt polariseeritud valguse lahutamiseks, kui selles valguses esinevad kaks polarisatsioonisuunda on omavahel risti. See on võimalik, kuna osades materjalides on erinevate polarisatsioonisuundadega valguskiirgusel erinevad murdumisnäitajad.
Hajumine on protsess, mille käigus kiirgus kaldub kõrvale oma sirgjoonelisest liikumistrajektoorist liikumisteele jääva keskkonna ebaühtluse tõttu