Füüsika teooria (0)

Sissejuhatus: univ. On 4 liiki vastastikmõusid 1)gravitatsiooniline 2)elektromagnetiline 3)tuumajõud ja 4)nõrk vastastikmõju- põhjustab suurte tuumade lagunemist, mõjutab elementaarosakeste muundumisi. Elektriõpetus tegeleb elektromagnetilise vastastikmõju uurimisega. 1) elektrostaatika -tegeleb paigalseisvate laengutega 2)elektrodünaamika-uurib laengute liikumist ja sellega kaasnevaid nähtusi Osad: a) alalisvool b) vahelduvvool c)magnetism d)elektromagnetväli. Elektriõpetus on aluseks tehnilistele teadustele. Elektrienergia eelised: *kergesti muundatav teisteks liikideks *saab toota paljudest energia liikidest Põhiline puudus: ei ole võimalik suurtes kogustes salvestada, toota tagavaraks. Laetud kehad ja osakesed: elektrilaengu olemasolu vähendab elektromagnetilist vastastikmõju. Elektrilaeng omab: 1)elektrone- laengu tähis –e 2) prooton - +e 3)kvargid 4) ioonid +-ne, kus n=1,2,3... Makrokehadele elektrilaengu ülekandmist nim. Elektriseerimiseks. Enamus elektriseerimisi on põhjustanud elektronide üleminekust ühest kehast teisse . See võib toimuda löögi tagajärjel, puutel jne. Ka suure keha laeng saab olla +-ne elementaarlaeng. Elektrostaatika põhiseadused: 1)laengu jäävuse seadus- elektriliselt isoleeritud süsteemi kogulaeng on jääv 2)Coulombi seadus: kaks punktlaengut mõjutavad teineteist jõuga, mis on võrdeline nende laengute korrutisega ja pöördvõrdeline laengutevahelise kauguse ruuduga . Valem: F=kq1 q2/Er2
Elektriväli: on laenguid ümbritsev mateeria , millel pole massi, värvust, lõhna jne. Kuid teatud hulk energiat, mille arvel võib väli teha tööd-nihutada teisi laenguid. Täpsemaks kirjeldamiseks kasutatakse mõisteid: 1)elektrivälja tugevus E-jõud, millega väli mõjutaks ühte kulonit antud punktis. Vastav definti.valem: E=F/q, siit tuleb E ühik: 1N/c. 2)välja suund-ühtib pluss laengule mõjuva suunaga E ja F on vektorid , millel on kolm omadust:arvväärtus, suund ja rakenduspunkt.3)välja kuju-näidatakse joonistel jõujoonte abil. Jõujooned näitavad: a)väljasuunda, mis ühtib jõujoone puutuja suunaga. B)välja tugevust-mida tihedamalt jõujooned seda tugevam on väljatugevus. Kuju põhjal liigitatakse: 1) homogeene ja 2)mitte homogeene. 4)ruumitihedust nt. Kui palju energiat on ühes kuupmeetris. 5)elektrivälja levimiskiirust- on tõestatud, et laengute vaheliste kandjateks on virtuaalsed prootonid , mis liiguvad valguskiirusega ühelt laengult teisele ja nendest elektriväli koosnebki. Delta t=r/c Punktlaengu elektrivälja tugevus:
Kui laeng q kaugusel r asuks teine laeng q0, siis E selle kohal oleks leitav valemiga E=F/q0 Coulumbi seaduse põhjal F=kqq0/Er2, asendame F E-valemis E=kq/Er2. Selle valemiga saab leida elektrivälja tegevuse punktlaengust q kauguselt r. Elektriväli juhtides:
Elektrivälja paigutatud juhis liiguvad vabad elektronid jõujoontele vastassuunas , kuna nende – ja+ laengute vaheline elektriväli tasakaalustab välisevälja ja üldine väljatugevus langeb nullini. Kasutatakse ära varjestamisel, kahjulik radiaatorites. Elektriväli dielektrikutes: dielektrikuteks nim. aineid, kus pole vabu laenguosakesi. Elektriliste omaduse põhjal jagunevad: 1)polaarsed ja2 )mittepolaarsed. Mittepolaarne molekul muutub dipooliks elektronkihi nihkumisel. Dipoolid on dielektrikus suunatud kaootiliselt. Elektriväljas pöörduvad dipoolid piki jõujooni tekivad pinglaengud ja nende vaheline elektriväli vähendab üldist elektrivälja.Elektrivälja töö: kui laeng q läbib lõigu d, on elektrivälja poolt tehtud töö A=Fd. Valemist E=F/q saame F=Eq, asendades F-i, saame A=Eqd.
Kui laeng q läbib lõigu s, siis elektriväli töö A=Fscosa, ent scosa=d ning A=Fd ehk A=Eqd. Järeldus:elektrivälja töö ei sõltu läbitud teepikkusest. Pinge ja potentsiaal:pingeks nim.elektrivälja tööd 1C nihutamisel ühest punktist teise. Def. Valem U=A/q sellest on tuletatud ühik 1V. Pinget mõõdetakse voltmeetriga 2 punkti vahel. Kõrge pinge: üle 1000V-vahelduv, üle1500V- alalis pinge, 220V -madal pinge 0-50V-inimesele eluruumis ohutu pinge. Pinge seos E( vektor )ga: U=A/q=Eqd/g ---E=U/d. Seega jagades pinge lõigupikkusega saame elektrivälja tugevuse. Kõrget pinget võib võrrelda kõrgelt langeva veega, kus iga liiter teeb palju rohkem tööd, kui madalalt langedes. Potentsiaalne energia: pot.energ. nim.max tööd, mida elektriväli 1C nihutamisel võib teha. Elektrivälja ja laetud keha igal punktil on mingi potentsiaal + või - . Elektrivälja töö 1C nihutamisel on max, kui laeng viiakse lõpmatusse või maasse, kus E=0. Maa enda potentsiaal loetakse võrdseks 0, kuigi on tegelikult kosmiliste kiiruste tagajärjekl negatiivne. =Amax/q=Wp/q. Pinget võib nim.ka potentsiaalide vaheks. Potentsiaali võib nim.pingeks antud punkkti ja Maa vahel. Elektrimahtuvus: näitab, kui suur laeng tekitab juhil 1Vpotentsiaali või 1V pinge juhtide vahel. Elektrimahtuvu tähis on C, ühik 1F. 1F=1C/1V s.t.juhi mahtuvus on 1F, kui 1C surve laeng tekitab 1V potentsiaali. Selline metallkera peaks maast olema 1000 korda suurem. 1F on väga suur ühik tehnikas. C=q/ .
Kondensaatorid: Lihtsam kondensaator koosneb 2-st teineteisest isoleeritud metall -lehest elektronides. Andes ühele elektronile laengu +q, omandab teine –q. Seega kondensaatori laeng võrdub ühe katte laeng. Kond .mahtuvus C=q/U, kus U on elektronide (katete)vaheline pinge. Kond.mahtuvus on seda suurem, mida: 1)suurem on pidanala 2)väiksem on elektroodide vahekaugus 3)suurem on elektronide vahelise aine dielektriline läbitavus epsilon . C=epsilon epsilon0S/d Epsilon0=8,85*10-12F/m. Võrdetegurit epsilon nulli nim. Võrdeliseks konstandiks. Liigid:a) dielektriku põhjal: paberkondens, õhukondens, keraamilinekondens... b)reguleeritavuse põhjal: jääv mahtuvusega muudetava -:- e. Muutkondensaator c)polaarsed ja mittepolaarsed.
Omadused;kasutamine: 1) kondens .saab salvestada elektrilaenguid ja elektrienergiat. Laetud kondens.energia=max töö. Pinge valemist U=A/q—A=qU. Tööd tehes kahaneb kondens.laeng nullini. Järelikult tuleb max töö arvutamisel kasutatakse keskmist laengut q/2. Amax=qU/2 ehk Wp=qU/2. WP-elektrimahtuvuse valemist C=q/U—q=CU asendades Wp valemis q, saame Wp=CU2/2. 2) summutada häired 3) saab eraldada kiireid võnkeid aeglaselt 4)patareideks ühendamine: a) rööpühendusel
b)jadaühendus