FÜÜSIKA EKSAMI KONSPEKT (0)

FÜÜSIKA EKSAMI KONSPEKT 
1.  Elektrivälja olemus ja omadused.  
Elektriväli  ümbritseb  laetud  kehi.  Elektriväli  on  vektorväli,  elektrivälja  tugevus  on   vektoriaalne  
suurus. Elektrivälja tugevust määratakse positiivse proovilaenguga. 
2.  Elementaarlaeng.  
Elektromagnetiline  vastasmõju  on  seotud  elektrilaenguga,  mida  on  kahte  liiki  (+  ja  -),  mille 
algebraline summa elektriliselt isoleeritud süsteemis ei muutu ja mis saab olla vaid elementaarlaengu 
täisarvkordne. 
1C (1 kulon) on laeng, mis läbib juhi ristlõiget sekundis, kui  voolutugevus on 1 A ( amper ). 
3.  Laengute jäävuse seadus.  
Elektriliselt  isoleeritud  süsteemis  on  igasuguse  kehadevahelise  vastasmõju  korral  kõigi 
elektrilaengute algebraline summa jääv. 
Laengud tekkivad ja kaovad alati paarikaupa s.t. samasuured positiivne ja negatiivne laeng korraga. 
4.  Coulomb´i seadus.  
Kaks  punktlaengut  mõjutavad  teineteist  jõuga,  mille  moodul  on  võrdeline  nende  laengute 
absoluutväärtuste korrutisega ja pöördvõrdeline nendevahelise kauguse  ruuduga . 
Samanimelised laengut tõmbuvad, erinimelised tõukuvad. 
5.  Elektrivälja  jõujooned , punktlaengu, dipooli ja tasandi elektriväli.  
Elektrivälja  suund   ühtib   proovilaengule  mõjuva  jõu  suunaga.  Elektrivälja  jõujooned  eemalduvad 
positiivsest  laengust  ja   suunduvad   negatiivse  laengu  poole.  Elektrivälja  jõujoonte  tihedus 
iseloomustab  elektrivälja  tugevust.  Elektrivälja,  mille   vektorid   on  kõikides  punktides  ühesuguse 
suuna ja suurusega, nimetatakse konstantseks elektriväljaks. 
Punktlaeng elektriväljas 
Laetud osakesele, mis asub elektriväljas E, mõjub elektrostaatiline jõud F , mille suund ühtib vektori 
E suunaga, kui osakese laeng on positiivne ja vastassuunalike kui osakese laeng on negatiivne. 
6.  Elektrivälja potentsiaal.  
Elektrivälja  potentsiaal  on  füüsikaline  suurus,  mis  võrdub  mingisse  elektrivälja  punkti  asetatud 
elektrilaengu potentsiaalse energia ja laengu suuruse suhtega. 
Elektrivälja  potentsiaal  võrdub  tööga,  mida  tuleb  teha  (positiivse)  ühiklaengu   viimiseks   antud 
väljapunktist sinna, kus väli ei mõju. Punktlaengu korral kehtib seos: 
Elektrivälja potentsiaal on skalaarne suurus. Kui mingis ruumi punktis eksisteerivad mitu elektrivälja, 
siis nende  potentsiaalid antud punktis liituvad. 
7.  Potentsiaalide vahe e. pinge. Töö elektriväljas, ekvipotentsiaalpinnad.  
Ekvipotentsiaalpinnad on elektrivälja pinnad, mille kõikidel punktidel on ühesugune potentsiaal. Ühe 
ja sama ekvipotentsiaalpinna kõikide punktide potentsiaalide vahe võrdub nulliga. Nulliga võrdub ka 
elektrivälja jõudude töö  laengu liikumisel  seda pinda mööda. Ekvipotentsiaalpinda mööda liikuvale 
laengule  mõjuv  jõud  on  risti  kiirusvektoriga.  Järelikult  on  elektrivälja  jõujooned  risti 
ekvipotentsiaalpinnaga. Punktlaengu ekvipotentsiaalpindadeks on laengut ümbritsevad kontsentrilised 
kerapinnad, homogeense elektrivälja ekvipotentsiaalpinnad on jõujoontega ristuvad tasandid . 
Elektriline potentsiaal ja elektriline potentsiaalne energia on erinevad mõisted: 
  Elektriline  potentsiaal  on  skalaarne  suurus,  mis  iseloomustab  elektrivälja  sõltumata  sellest, 
kas seal on laetud keha või mitte. Ühik džauli  kuloni kohta. 
  Elektriline potentsiaalne energia laetud keha energia välises elektriväljas ühik  džaul , aatomi ja 
elektroni energia mõõtmisel kasutatakse  ühikud eV. 
Potentsiaalida vahe e. pinge 
Energia muutumise mõõduks kehadevahelise vastasmõju korral on töö. Elektrostaatilise välja jõudude 
töö  A  elektrilaengu  q  ümberpaiknemisel  selles  väljas  võrdub  laengu  potentsiaalse  energia  muudu 
vastandväärtusega. Elektrostaatilise välja jõudude töö laengu ümber paiknemisel selles väljas võrdub 
laengu  suuruse  ja  laengu  lükkumise  trajektoori  alg-  ja  lõpppunkti  potentsiaalide  vahe  korrutisega. 
Kuna  elektrostaatilise  välja  jõudude  töö  laengu  ümberpaiknemisel  ei  sõltu  laengu  liikumise 
trajektoori kujust, siis ei sõltu trajektoori kujust ka nende elektrivälja punktide potentsiaalide vahe. 
8.  Juhid  ja  dielektrikud  elektriväljas.   Dipool   elektriväljas.   Varjestamine , 
mikrolaineahi.  
Juht elektriväljas 
Et laetud  osakesed võivad juhis vabalt  liikuda , algab elektrivälja mõjul  laengute  ümberpaiknemine, 
mis kestab seni, kuni neile mõjuv jõud saab nulliks. See on võimalik, kui: 
  väljatugevus juhi sees on null; 
  elektrivälja potentsiaal on kogu juhi ulatuses konstantne ; 
  kõik lisalaengud on koondunud juhi pinnale; 
  väljatugevuse  vektor juhi pinnal on pinnaga risti. 
Elektriväljas oleva juhi sees on väljatugevus null, laengud kogunevad juhi pinnale ja tasakaalustavad 
üksteist. Sellel nähtusel põhineb varjestamine. 
Elektriväli dielektrikus. 
Kui  laenguid  ümbritsevaks  keskkonnaks  on   dielektrik ,  ei  saa  selles  olevad  laengud  vabalt  liikuda. 
Selliseid  laenguid  nimetatakse  seotud  laenguteks,  tavaolukorras  on  neile  mõjuvad  jõud  tasakaalus. 
Kui  lisandub  elektriväljast  tingitud  jõud,  leiavad  osakesed  uue,  varasemaga  võrreldes  nihutatud 
asendi. 
Aatom   on  elektriliselt   neutraalne .  Aatom  on   mittepolaarne ,  tal  ei  ole  poolusi.  Kui  aatomitest 
moodustub   molekul   ,  siis  ei  pea  erimärgiliste  laengute  raskuskeskmed  kokku   langema .  Selliseid 
molekule nimetatakse polaarseteks.  Kui poolusi on kaks,  siis nimetatakse laengusüsteemi dipooliks. 
Näiteks vee molekul. 
Polaarsetes  dielektrikutes  on  molekulid  tavaliselt  orienteeritud  korrapäratult.  Kui  dielektrik  asetada 
välisesse  elektrivälja,  muutub  dielektrik  polaarseks  ja  omandab  dipoolmomendi.  Elektriväli  püüab 
dipoolmomente korrastada, s.t. elektrivälja mõjul muudavad molekulid oma asendit. Polariseerumise 
käigus elektriväli nõrgene. 
Dipoolmoment on vektor, mille suund dipooli negatiivselt laengult positiivsele. 
Suhteline dielektriline läbitavus näitab, mitu korda on elektriväli antud aines nõrgem kui  vaakumis . 
Kui  keskkonna  dielektriline  läbitavus  ei  sõltu   pingest   ega  elektrivälja  tugevusese,  nimetatakse 
keskkonda lineaarseks. Homogeenne  on keskkond, milles ε on dielektriku kõigis osades ühesugune. 
Eriomadustega dielektrikud: 
  Ferroelektrikud  on  ained,  milles  elektrinihke  või  polarisatsiooni  vektori  p   sõltuvus   ainele 
rakendatava  elektrivälja  tugevusest  E  ei  ole  lineaarne  .  Ferroelektrikute   dielektrilised  
läbitavused võivad omandada väga suuri väärtusi, näiteks baariumtitanaadil kuni 4000. 
  Elektreedid  on  sellised  ferroelektrikud,  mis  on  suutelised  säilitama  kord  omandatud 
polarisatsiooniseisundit ka ilma polariseeriva elektriväljata. Seega neil on olemas mäluefekt. 
Elektreedid  on  kõvade  ferromagneetikute  dielektrilised  analoogid.  Neid  kasutatakse 
mikrofonides. 
  Piesoelektrikud  on  ained,  mis  on  suutelised  polariseeruma  mehaanilise  pinge  (surve  või 
venituse )  rakendamisel  (nn  piesoelektriline  efekt).  Tuntuim  piesoelektrik  on   kvarts . 
Pieso" pöördefekt   seisneb  piesoelektriku  tüki   mõõtmete   muutumises  elektrilise  pinge 
rakendamisel.  Piesoefekt  leiab  laialdast  kasutamist  mikroskoopiliste  andurite  ja  täiturite 
valmistamisel,  aga  samuti  ka  aja  mõõtmisel  (kvartskell),  väikeste  ainekoguste  massi 
mõõtmisel kvartsi  kristalli omavõnkesageduse muutumise põhjal jne. 
  Püroelektrikud on ained, mis on suutelised polariseeruma temperatuuri muutumise tagajärjel. 
Püroelektrikuid kasutatakse termomeetrite valmistamiseks 
 
9.  Elektrimahtuvus,  kondensaator .  
Materjalide  elektrilisi  omadusi  liigitatakse  selle  järgi,  kas  laengud  saavad  nendes  vabalt  liikuda  või 
mitte.  Elektrijuhid  on  ained,   milledes    elektrilaengud   saavad  suhteliselt  vabalt  liikuda.  Head 
elektrijuhid  on  metallid,   elektrolüüt ,  ioniseeritud   gaas .  Mittejuhid  ehk   isolaatorid   on  materjalid, 
milledes  laengud  vabalt  liikuda  ei  saa.  Head  isolaatorid  on   kumm ,  plast,  klaas,  ka  puhas  vesi. 
Pooljuhid  on materjalid, mille  juhtivus  jääb juhi ja isolaatori vahele. Tuntumad on räni,  germaanium . 
Ülijuhid on materjalid, millel elektritakistus puudub. 
Ülijuhtivus   saavutatakse   madalal  temperatuuril.  Isolaatoreid  saa  elektriseerida,  juhte  mitte. 
Vastumõju  käigus  saadud   laen   kantakse  mõõda  juhti  minema.  Juhtide  abil  on  võimalik  esemeid 
maaga  ühendada  ehk  maandada.  Selliselt  saab  esemetelt  sinna  kogunenud  laenguid  ära  juhtida. 
Elektrijuhi  ja  isolaatori  omadused  sõltuvad  elektronide  seotusest  aatomis.   Prootonid   ja  neutronid 
paiknevad tuumas ja neid pole võimalik aatomist eraldada. 
Tahketes  elektrijuhtides  (näit.  vask),  on  aatomid  omavahel  jäigalt  seotud,  kuid  mõned  nõrgemalt 
seotud aatomid saavad aines vabalt ümber paikneda. Pärast  juhtivuselektroni  lahkumist aatomist tekib 
positiivne ioon mis vabalt ümber paikneda ei saa. Selliseid elektrone nimetatakse . Sellised elektrone 
nimetatakse  juhtivuselektronideks.  Isolaatorites  sellised  vabad  elektroni  üldjuhul  puuduvad. 
Elektrijuhi  lähedal  paiknev laeng võib  tekitada juhis indutseeritud laengu.  Indutseeritud laeng tekib 
siis kui välise elektrilaengu mõjul paiknevad juhis olevad  juhtivuselektronid  ringi ja juht saab laengu. 
(Näiteks saab üks varda ots negatiivse laengu ja teine ots samasuure positiivse laengu) 
Kondensaatoriks  nimetatakse  kahest  elektrijuhist   koosnevat   süsteemi.  Neid  juhte  nimetatakse 
kondensaatori plaatideks ja nad on teineteisest isoleeritud. Kondensaatori laenguks nimetatakse ühele 
plaadile   antud  laengut.  Teine  plaat  saab  sama  suure  kuid  vastasmärgilise  laengu  (+  q  ja  –  q  )  . 
Kondensaatori   kogulaeng   on  null.  Kondensaatori   plaadid   on  ekvipotentsiaalpinnad,  kuid  nendel 
plaatidel on potentsiaalide vahe. 
Elektrimahtuvus  on  füüsikaline  suurus  mis  iseloomustab  kondensaatori  võimet  salvestada 
elektrilaengut. Mahtuvust mõõdetakse laenguga, mis tõstab juhi pinget ühe ühiku võrra 
Mahtuvuse ühik on farad . 
1  farad  on  sellise  elektrijuhi   mahtuvus ,  millele  1  kuloni  suuruse  laengu  andmine  tõstab  plaatide 
potentsiaalide vahet ehk pinget 1 voldi võrra. 
Mahtuvus  ei  sõltu  juhi  materjalist.  Ühesuuruste  vask  ja  alumiiniumkuulide  mahtuvused  on 
ühesuurused.  Mahtuvus  ei  sõltu  ka  keha  massist.  Kui  kaks  ühesuuruse  massiga  keha  on  erineva 
kujuga,  siis  on  ka  nende  mahtuvused  erinevad.  Juhi  mahtuvus  sõltub  juhi  pinna   suurusest .  Mida 
suurem pind, seda suurem on mahtuvus. 
Kondensaatoreid  kasutatakse  laengu  salvestamiseks,   ahelate   alalisvooluliseks  eraldamiseks  ja 
sagedusest  sõltuva  mahtuvustakistusliku  elemendina.  Nii  nagu  takistid  jagatakse  ka  kondensaatorid 
püsikondensaatoriteks, mille mahtuvus ei ole  muudetav  ja muutkondensaatoriteks, mille mahtuvus on 
muudetav.  Kondensaatorite  põhiparameetrid  on  nimimahtuvus,   tolerants ,  nimipinge  ja  mahtuvuse 
temperatuuritegur. 
Nimimahtuvus on kondensaatori mahtuvus normaaltingimustel. 
Tolerants  ehk  mahtuvushälve  näitab,  mitu  protsenti  võib  kondensaatori  mahtuvus  olla 
nimimahtuvusest suurem või väiksem. Tolerants on enamasti ±20; ±10 või ±5%. 
Nimipinge  on  suurim  alalisvoolu  pinge,  millel  kondensaator  võib   püsivalt   töötada.  Mõnedel 
kondensaatoritüüpidel võidakse anda ka vahelduvpingeline nimipinge. 
Mahtuvuse temperatuuritegur näitab mahtuvuse suhtelist muutust temperatuuri muutumisel 1K võrra. 
See  tegur  võib  reaalselt  olla  kas  positiivne  (temperatuuri  tõustes  mahtuvus  suureneb),  negatiivne 
(temperatuuri tõustes mahtuvus väheneb) või null, sõltuvalt kasutatava dielektriku materjalist. 
10. Kondensaatori laeng, kondensaatori laadimine. Kondensaatori energia.  
Kondensaatori laadimine 
Laadimiseks  ühendatakse  kondensaator  vooluringi  koos  vooluallikaga.  Vooluallika  poolt  tekitatud 
elektriväli paneb vooluringid elektronid liikuma. Vooluallika positiivne  poolus  tõmbab  ühelt  plaadilt 
ära  elektrone  ja  see  plaat  saab  positiivse  laengi.  Sama  palju  elektrone  liigub  teisele  plaadile  ja  see 
plaat  saab  negatiivse  laengu.  Elektronide  liikumine  kesta  seni,  kuni  kondensaatori  plaatide 
potentsiaalide vahe võrdub potentsiaalide vahega vooluallika  klemmidel . 
11. Kondensaatorite jada- ja  rööpühendus .  
Kondensaatorite jadaühendus . 
Kui  potentsiaalide  vahe  on  rakendatud  mitmele  jadamisi  ühendatud  kondensaatorile,  siis  kõigil 
kondensaatoritel  on  võrdne  laeng  q.  Kõikide  kondensaatorite  potentsiaalide  vahe  summa  võrdub 
ühendatud  kondensaatoritele  rakendatud  potentsiaalide  vahega.  Jadamisi  ühendatud  kondensaatorid 
saab  asendada  ühe  kondensaatoriga,  millel  on  sama  laeng  q  ja  selline  potentsiaalide  vahe  mis  on 
jadamisi ühendatud kondensaatorite kahe äärmise plaadi vahel. 
 
Kondensaatorite rööpühendus. 
Kõikidel  rööbiti  ühendatud  kondensaatoritel  on  sama  potentsiaalide  vahe  mis  kogu  kondensaatorite 
ühenduse otstele rakendatud potentsiaalide vahe. Kondensaatorites salvestatud kogulaeng on võrdne 
üksikute  kondensaatorite  laengute   summaga .  Rööbiti  ühendatud  kondensaatorid  saab  asendada  ühe 
kondensaatoriga, millel on sama kogulaeng q ja sama potentsiaalide vahe. 
12.  Alalisvool . Alalisvoolu toimed.  
Elektrivooluks nimetatakse elektrilaengute suunatud liikumist. Metallides on laengukandjateks vabad 
elektronid (juhtivuselektronid). Elektrolüütides on laengukandjateks positiivsed ja negatiivsed ioonid. 
Vabas olekus on elektronid metalljuhtmes või ioonid 
elektrolüüdis   on  korratus  liikumises.  Selleks,  et  tekiks   elektrivool ,  peab  olema  jõud,  mis  paneb 
elektrilaengud  kindlas  suunas  liikuma.  Kestva  elektrivoolu  tekkimiseks  on  vajalik  vooluring,  kus 
need  laengud  saaks  kestvalt  liikuda  ja  liikumapanevaks  jõu  tekitajaks  pingeallikas  ( vooluallikas , 
toiteallikaks). Kui voolu suurus ega suund küllalt pika ajavahemiku kestel ei muutu, siis nimetatakse 
seda alalisvooluks. 
Elektrivoolu iseloomustajaks suuruseks on amper. 
1  amper  on  sellise  muutumatu  elektrivoolu  tugevus,  mis  kahte  lõpmatult  pikka  ja  paralleelset, 
teineteisest vaakumis 1 meetri kaugusel asetsevat kaduvväikese ringikujulise ristlõikega  juhet  läbides 
tekitab  nende  juhtmete  vahel  iga  meetripikkuselõigu  kohta  jõu  njuutonit..  Voolu  suunaks  loetakse 
kokkuleppeliselt suunda plussklemmilt miinusklemmile ehk positiivse laengu liikumise suunda. 
13. Voolu tihedus. Voolu tekkimise kiirus ja elektronide triivkiirus.  
Elektrivoolu iseloomustava suurusena on kasutusel voolutihedus .  
Voolutihedus on oluline juhtme soojustingimuste määramisel. 
Triivikiirus.  Kui  juhis  puudub  elektrivool,  liiguvad  juhtivuselektronid  kaootiliselt  ja  üheski  suunas 
puudub  koguvool.  Kui  juhis  tekitada  elektriväli,  jätkavad  elektronid  kaootilist  liikumist  kuid 
hakkavad ka kindlas suunas triivima. Elektronide triivkiirus on väike võrreldes elektronide kaootilise 
liikumise  kiirusega.  Koduse  majapidamise   juhtmetes   on  elektronide  triivkiirus  m/s,  kaootilise 
liikumise kiirus on umbes . 
Elektrivoolu  püsimiseks  on  vaja,  et  juhis  säiliks  elektriväli,  selleks  peab  vooluallika  klemmidel 
säilima potentsiaalide vahe ehk pinge. Potentsiaalige vahe säilimiseks peab vooluallika sees pidevalt 
laengukandjaid  ringi   tõstma   see  tähendab,  tegema  tööd.  Tööd  teevad  mitteelektrilised  jõud,  andes 
laengukandjatele  vajaliku  energia.  Saadud  energiat  saab   laengukandja   üle  kanda  teistele  vooluringi 
ühendatud seadmetele. Laengute energia võib muutuda soojusenergiaks, selle energia arvel võib teha 
mehaanilist tööd. Veel võib laengute energia muutuda keemiliseks energiaks kui laetakse teist akut. 
Kui   vooluahelas   on  kaks  vooluallikat,  mis  mõjuvad  laengutele  erisuunaliste  jõududega,  määrab 
laengukandjate liikumise suuna suurema elektromotoorjõuga vooluallikas (klemmipinge). 
14.  Elektromotoorjõud .  
Elektromotoorjõud  on  töö,  mida  teevad  vooluallikas   toimivad   kõrvaljõud  ühikulise  laengu  (1  C) 
üleviimisel. Elektromotoorjõud on võrdne potentsiaalide vahega vooluallika klemmidel välise ahela 
puudumisel. 
Elektromotoorjõu  mõjul  liiguvad   laengukandjad   madalama  potentsiaaliga  negatiivse   klemmi  
ümbrusest kõrgema potentsiaaliga positiivse klemmi ümbrusesse. 
15. Ohmi seadused  vooluahela  kohta.  
Takistus ja  eritakistus , Ohmi seadused 
Sama  potentsiaalide  vahe  rakendamisel  erinevatele  juhtidele  võime  saada  väga  erineva  suurusega 
elektrivoolusi.  See  sõltub  elektrijuhi  omadusest  mida  nimetatakse  takistuseks.  Takistust  kahe 
vooluahela punkti vahel, millel on potentsiaalide vahe U, määratakse voolutugevuse I kaudu. 
Takistuse ühik  SI süsteemis on oom  (Ω). Oom võrdub elektriahela niisuguse osa takistusega, mille 
otste vaheline pinge üks volt tekitab selles ahelaosas voolu tugevusega üks amper. 
Juhi  materjali  iseloomustav  suurus  on  eritakistus.  Eritakistus  sõltub  elektriväljast  (E) 
takistusmaterjalis ja on pöördvõrdeline voolutihedusega materjalis. 
Peale juhi materjali sõltub juhi takistus juhi mõõtmetest. 
Ohmi seadus vooluahela osa kohta 
Ohmi seadus kogu vooluahela kohta (sisaldab vooluallikat) 
Juhtiv materjal allub Ohmi seadusele, kui selle materjali eritakistus on sellele rakendatud elektrivälja 
suurusest ja suunast sõltumatu. 
Alalisvoolu töö: A = IUt (Joule’i-Lenzi seadus) 
Alalisvoolu võimsus: N = IU 
16. Kirchoffi seadused.  
Kirchhoffi  esimene  seadus.  Hargnemispunkti  suubuvate  voolude  summa  on  võrdne  sealt  väljuvate 
voolude summaga. Voolude algebraline summa sõlmes on võrdne nulliga. 
Kirchoffi teine seadus ehk suletud kontuuri seadus: potentsiaalide muutuste algebraline summa, mis 
on leitud suvalise vooluringi suletud kontuuri täielikul läbimisel, võrdub nulliga. 
 
17. Takistite jada- ja rööpühendus.  
Takistuse  reegel:  kui   liigume   läbi   takisti   voolu  liikumise  suunas,  siis  on  potentsiaalide  vahe  takisti 
otste vahel –IR, kui liigume vastupidises suunas, siis on potentsiaalide vahe +IR. 
Elektromotoorjõu reegel: kui liituda läbi ideaalse emj allika emj  noole  suunas, siis potentsiaalide vahe 
emj seadme klemmide vahel on + , kui liigume vastupidises suunas. 
18. Võimsus  alalisvooluahelas.  Võimsuse  sõltuvus  takistusest  vooluahelas  ja 
kasutegurist.  
Võimsus vooluringides 
Vooluringides toimub energia ülekandmine vooluallikast tarbijale. Tarbijaks võib olla elektrimootor, 
laetav  aku,  takisti  jne.  Elektrimootoris  muudetakse  vooluallika  energia  mehaaniliseks  energiaks, 
laetavas akus keemiliseks energiaks, takistis soojusenergiaks jne. 
Võimsus tähendab sisuliselt kiirust, millega energia kantakse vooluallikast tarbijale. 
Ülekantav  energia  sõltub  peale  kiiruse  laengute  energiast  ehk  potentsiaalide  vahest  vooluallika 
klemmidel. 
Järeldused: 
  Lühise puhul kui R=0 on võimsus maksimaalne ja kasutegur võrdub 0 
  Kui R on lõpmata suur, on kasutegur 1 ehk 100% Kahjuks ei saa sellisel juhul tarbida mingit 
energiat 
  Vooluallika võimsus on maksimaalne juhul kui R=r ja ƞ=50% 
19.  Magnetväli , magnetvälja tekkimine, magnetvälja jõujooned.  
Magnetväli vaakumis. 
Kuigi  on  oletusi  magnetlaengu  olemasolu  kohta,  pole  see  arvamus  seni  kinnitust  leidnud.  Kuna 
magnetlaengu kohta andmed puuduvad , ei saa me  magnetvälja jaoks kasutada sama lähenemist kui 
elektrivälja puhul.  Magnetlaengu puudumine  ei  lase defineerida isegi  mitte väljatugevust, rääkimata 
potentsiaalist. Magnetväli ei ole kunagi tsentraalsümmeetriline. 
Magnetvälja tekkimiseks on kaks võimalust: 
  Liikuvate laetud osakeste ümber on magnetväli. Magnetväli ümbritseb vooluga juhti. Selliseid 
magneteid nimetatakse elektromagnetiteks. 
  Elektrivälja võivad tekitada elementaarlaengud. Magnetväli on iga osakese põhiomadus nagu 
mass  ja   elektrilaeng .  Kui  teatud  materjalides  elektronide  magnetväljad  liituvat,  ümbritseb 
materjali magnetväli. Selliseid materjale nimetatakse püsimagnetiteks. 
Magnetvälja  iseloomustab  magnetvälja  vektor  B  .   Vektorit   B  nimetatakse   magnetilise   induktsiooni 
vektoriks, ühik Tesla . 
Magnetvälja saab kujutada jõujoonte abil. Magnetvälja jõujooned väljuvad magneti põhjapooluselt ja 
sisenevad lõunapoolusel. Magneti erinimelised poolused tõmbuvad ja samanimelised tõukuvad. Maa 
kujutab  endast   püsimagnetit .  Magnetvälja  tekkeprotsess  pole  veel  lõpuni  uuritud.  Maa  magnetvälja 
jõujooned väljuvad geograafilise lõunapooluse lähedal, kus on magnetiline lõunapoolus. 
Kui  tekib  vajadus  magnet-  ja  elektrivälja  võrrelda,  kasutatakse  tavaliselt  homogeense  välja  mõistet. 
Homogeenne  elektriväli  tekib  kahe  ühtlaselt  laetud  plaadi  vahel,  homogeenne  magnetväli  tekib 
rõngasse  keeratud  magnetpulga  pooluste  vahel  kui  pooluste  vahel  on  kitsa  pilu.  Selline  tingimus 
kehtida vaid ligikaudu ja üsna piiratud ruumiosas. 
20. Parema käe rusikareegel  (kruvireegel).  
Vooluga juhti ümbritseva magnetvälja suunda saab määrata parema käe rusikareegli või kruvireegli 
abil. 
Kruvireegel: kui kruvipea pöördumise suund näitab voolusuunda, siis kruvi teraviku liikumise suund 
näitab jõujoone suunda. 
Parema  käe  rusikareegel:  Kui  rusikasse  tõmmatud  parema  käe  väljasirutatud  pöial  näitab  voolu 
suunda, siis neli kõverdatud sõrme näitavad selle voolu magnetvälja suunda. 
Kuigi punktlaengu elektriväli ja vooluelemendi poolt tekitatud magnetvälja magnetiline  induktsioon  
tunduvad  olevat  sarnased,  on  siiski  tegemist  täiesti  erinevate  väljadega.  Erinevus  on  jõujoonte 
paiknemises. 
21.  Biot '-Savart'- Laplace 'i seadus.  
Vooluelemendi  poolt tekitatava magnetvälja magnetiline induktsioon on võrdeline  voolutugevusega 
ning pöördvõrdeline vooluelemendi kauguse ruuduga. Välja suund on risti nii vooluelemendi kui ka 
väljapunkti vooluelemendiga ühendava sirgega. 
22. Hüsterees.  
Hüsterees  on  süsteemi  või  keha  omadus,  mis  aeglustab  süsteemi  muutumist  või  takistab  selle 
ennistumist  esialgsesse  olekusse.  Sel  juhul  ei  sõltu  süsteemi  väljundsuurus  mitte  ainult 
sisendsuurusest, vaid ka selle eelnenud olekust. Näiteks võib pärast välgutabamust tekkida kivimitel 
magnetilised omadused. 
 
 
23. Elektromagnetiline induktsioon.  
Elektromagnetiline  induktsioon  on  nähtus,  mille  puhul  magnetvälja  toimel   juhtmes   indutseeritakse 
elektromotoorjõud  (emj.)  Juhtmes  elektromotoorjõu  tekkimiseks  on  vaja,  et  juhe  ja  magnetväli 
teineteise  suhte  liiguksid.  Juhtmed  võivad  liikuda  statsionaarses  magnetväljas  ( generaator )  ,  samuti 
võib paigalseisvaid juhtmeid läbida muutuv magnetväli ( transformaator ). 
24.  Induktiivsus ,  eneseinduktsioon .  
Induktiivsus on elektromagnetilist induktsiooni iseloomustav füüsikaline suurus. 
Juhi  induktiivsus  näitab,  kui  suur  endainduktsiooni  elektromotoorjõud  tekib  selles  juhis  voolu 
ühikulisel muutumisel ajaühiku jooksul. 
Kui voolutugevuse muutus üks amper sekundi kohta kutsub esile  eneseinduktsiooni  elektromotoorjõu 
üks volt, on juhi induktiivsus üks henri. 
Eneseinduktsioon.  Muutuv  vool  esimeses  poolis  tekitab  muutuva  magnetvoo  teise  pooli   asukohas , 
mis indutseerib teises poolis EMJ-i 
Voolu  muutus  poolis  tekitab  muutuva  magnetvoo  ka  poolis  eneses,  tekib  EMJ,  mis  takistab  voolu 
muutumist 
Eneseinduktsiooni EMJ ei sõltu elektrivoolu tugevusest vaid muutumise kiirusest 
25. Lenzi reegel.  
Lenzi  reegel:  suletud  kontuuris  tekkiv  induktsioonivool  on  suunatud  nii,  et  tema  magnetvoog  läbi 
kontuuri pinna püüab takistada induktsioonivoolu esilekutsuva magnetvoo muutumist. 
26. Parema käe reegel.  
Parema käe reegel: Kui jõujooned suunduvad peopessa ja pöial näitab juhtme liikumise suunda, siis 
väljasirutatud 
sõrmed 
näitavad 
indutseeritud 
elektromotoorjõu 
suunda. 
Indutseeritav 
elektromotoorjõud on seda suurem, mida suurem on magnetiline induktsioon E ( magnetvoo tihedus) 
ja  mida  kiiremini  juhe  vektorit  B  lõikab.  Oluline  on  ka  magnetvälja  jõujoonte  suuna  ja  juhtme 
liikumissuuna vaheline nurk α. 
27.  Lorentzi  jõud.  
Magnetväljas  liikuvale  laengule  mõjuv  jõud  on  võrdne  laengu  suuruse,  laengu  kiiruse, 
magnetinduktsiooni  ja  laengu  liikumise  kiiruse  ning  magnetinduktsiooni  vahelise  nurga  vahelise 
siinuse korrutisega. 
Lorentzi  jõu  magnetiline   komponent ,  mõjudes  üksikule  liikuvale  laengule,  annab  vooluga  juhtmele 
summaarse jõu. 
28. Ampere'i seadus  
Magnetväljas  vooluga  juhtmele  mõjuv  jõud  on  võrdne  magnetinduktsiooni,  voolutugevuse, 
juhtmelõigu pikkuse ja juhtme ning magnetinduktsiooni vahelise nurga siinuse korrutisega. 
29. Vasaku käe reegel. 
Vasaku käe reegel: Kui magnetjõujooned on suunatud vasaku käe peopessa ja voolu suund juhtmes 
ühtib väljasirutatud sõrmede suunaga, siis näitab kõrvalesirutatud pöial juhtmele mõjuva jõu suunda. 
30.  Elektromootor ja transformaatori tööpõhimõte.  
Elektrimootori tööpõhimõte põhineb vooluga juhtme liikumisel magnetväljas, mis omakorda põhineb 
vasaku käe reeglil. 
Transformaator võimaldab muuta vahelduvvoolu tugevust ja pinget voolusagedust muutmata. 
Transformaatorit kasutatakse vajaliku vahelduv- või impulsspinge saamiseks. 
Südamik   valmistatakse  nn.  trafoplekist.  Plekk  on  pöörisvoolude  vähendamiseks  kaetud  mõlemalt 
poolt laki või oksiidikihiga. 
Mõlema  pooli   mähised   tuleb  kerida  ühtepidi  et  tekiks  samapidine  magnetväli.  Vastasel  juhul  tekib 
trafos lühis. 
31. Pooljuhid.  
Tüüpilised pooljuhid räni ja germaanium on neljavalentsed ained. 
Puhastes pooljuhtides tekkivale elektrijuhtivusele on iseloomulik, et alati tekib pooljuhis elektrone ja 
auke  ühepalju. 
Omajuhtivusele on iseloomulik väga tugev temperatuuri sõltuvus, iga 10 kraadi temperatuuri tõusuga 
suureneb juhtivus 2 korda. 
32.  Pooljuhtide  oma- ja  lisandjuhtivus .  
 
33. Pooljuhtdioodid.  
Valgusdiood on pooljuht  diood , milline töötamisel pärisuunas kiirgab valgust. 
Fotodiood on pooljuhtdiood, mille omadused sõltuvad tema valgustatuses. 
Valgusenergia arvel saavad laengukandjad lisaenergiat, mille toimel nad läbivad dioodi pn-siirde. 
Fotodioodis on pooljuhtkristalli pinnale on tekitatud väga õhuke p-juhtuvusega kiht. 
Fotodiood  võib  töötada  koos  välise   elektrienergia   allikaga  muundurina  või  ilma  allikata 
generaatorina. 
34. Valguse interferents , difraktsioon, dispersioon ja polarisatsioon. 
Valguse dualism seisneb valgusnähtuste kaheses  seletamises  Mõningaid  nähtusi saab seletada ainult 
valguse  laineteooriaga,  teisi  ainult  valguse  kvantteooriaga,  kolmandaid  aga  nii  üht-  kui  teistviisi. 
Optikas kasutatakse kolme valguse mudelit: valguskiir , valguslaine , valguskvant . 
Valguskiir on geomeetrilise optika põhimõiste. 
Newtoni neli põhiseadust: 
  Valgus levib sirgjooneliselt. 
  Valguskiired on sõltumatud: iga kiir levib ruumis nii, nagu poleks teisi olemas. 
  Valguse  peegeldumisel  tasaselt  pinnalt  on  langev  kiir,  peegeldunud  kiir  ja  langemispunkti 
tõmmatud pinnanormaal ühes tasandis . Langemisnurk võrdub peegeldumisnurgaga. 
  Valguse üleminekul ühest keskkonnast teise kiir murdub (muudab suunda), kusjuures langev 
kiir,  murdunud  kiir  ja  langemispunkti  tõmmatud  pinnanormaal  on  ühes  tasandis. 
Langemisnurga ja murdumisnurga siinuste suhe on antud keskkondade paari jaoks konstantne 
suurus ega sõltu langemisnurgast. 
35.  Footonid .  Fotoefekt .  Väljumistöö . Einsteini fotoefekti võrrand  
 
Fotoefekt seisneb elektronide väljalöömises metalli pinnast valguse toimel. 
Väljumistööks nimetatakse vähimat energiahulka, mis on vajalik elektroni ainest väljaviimiseks. 
36. Footoni mass ja  impulss . Valguse rõhk  
Footonil puudub seisumass. 
Footon liigub vaid valguse kiirusel. 
Footoni  impulss  on  määratud  tema  massi  ja  kiiruse  korrutisega  ning  selle  suund  ühtib  valguslaine 
levimissuunaga. 
Valgus  rõhu  põhjustab  footoni  impulss.  Kogu  kiirguse  peegeldumisel  mõjub  pinnale  kaks  korda 
suurem rõhk kui kogu kiirguse neeldumisel.