Kui laengu analoogiks on voolava vedeliku mass, siis massi kiirus vm = m/t = S v = S x/t ( ja S taanduvad) Hetkkiirus v(t) = dx/dt Voolutugevuse hetkväärtus i(t) = dq/dt Auto ühtlasel liikumisel (v = const) võrdub veojõud takistusjõuga: Alalisvoolu korral (I = const) võrdub elektrijõud takistusjõuga: Fv = Ft = b v (b auto liikumise takistustegur) Fe = Ft = b v (b laengukandja liikumise takistustegur) 1 v=Fe Ühe laengukandja suunatud liikumise kiirus b (mikroseos)
osade laadumise, tekkivad laengud on indutseeritud laengud, nende elektriväli tasakaalustab juhile väljaspool mõjuva elektrivälja, selle tagajärjel summaarne elektrostaatiline väli juhis puudub, Seotud laengukandjate lahknemine on polariseerumine ehk polarisatsiooni nähtus. Polarisatsioon omavahel seotud erimärgiliste laengute lahknemine, selle tulemusel aine nõrgendab talle mõjuvat elektrivälja. Iseloomustav dielektriline läbitavus. 3. Voolutugevus I on esitatav ühe laengukandja laengu q, laengukandjate konsentratsiooni n, triivikiiruse v ja juhtme ristlõikepindala S korrutisena. I = q*n*S*v Sõltub vabade laengukandjate arvust, kiirusest ja konsentratsioonist, juhtme ristlõikepindalast, laengukandja laengust. 4. Elektriliseks varjestamiseks nimetatakse mingi keha kaitsmist elektrivälja mõju eest. Teleri antennikaabel 5. Äikesepilves toimuv: Maapinna lähedal soojenenud õhk hakkab kiiresti ülespoole tõusma, sest soe õhk on külmast kergem
1. Mis on elektrivool? Elektrivool on elektrilaenguga osakeste suunatud liikumine. 2. Mis on vaba laengukandja? Vaba laengukandja on laetud osake, mis saab aines vabalt liikuda. 3. Millised tingimused peavad olema täidetud, et tekiks elektrivool? 1) On olemas vabad laengukandjad, mis saavad hakata liikuma. 2) Vabadele laengukandjatele mõjuvad elektrijõud. 3) Aines tuleb tekitada elektriväli. 4. Miks kasutatakse vooluallikaid? Et saada kestev elektrivool. 5. Kuidas ja miks on määratud elektrivoolu suund? Elektrivoolu suund on määratud kokkuleppeliselt ning selle suunaks loetakse positiivse
suunatud liikumist. 2. Voolu tekkimise tingimused Elektrivälja ja vabade laetud osakeste olemasolu. 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?
Galvaanielement, -elemendid H Hargnemata Haruvoolutugevus, -ugevused J Juht, juhid Jadaühendus, jadaühendused Järjestik, järjestikud Joule'i-Lenzi seadus - Jagunema, jaguneda K Kõrvaljõud, kõrvaljõudud Klemm, klemmid Kuumenemine, kuumenemised Kiirus, kiirused L Laengukandja, laengukandjad Lüliti, lülitid Lühis, lühised Laeng, laengud M Metall, metallid Mõjuma, mõjuda Mõõtma, mõõta Mõõtühik Mõõterist Mehaaniline, mehaanilised N Negatiivne, negatiivsed O Osakene, osakesed Osa, osad Osapinge, osapinged Oom, oomid Ohm'i seadus
liikuvate laengukandjate arvuga N: FL=FmNFL=FmN. Kui juhtmelõigu pikkus l on parajasti võrdne korrutisega vt (Mehaanika kursuse valem s=vt), siis jõuavad kõik silindris sisalduvad laengukandjad aja t jooksul juhtmelõigust läbi tagumise otsapinna väljuda. Laengukandjatel, mis on tagumisele otsale lähemal kui l, kulub selleks mõistagi seda vähem aega, mida väiksem pikkus neil läbida tuleb, aga aja t jooksul väljuvad kõik N laengukandjat. Nende kogulaeng on Nq, kus q on ühe laengukandja laeng. Voolutugevuse definitsiooni I=qtI=qt, põhjal saame, et I=Nqt. järelikult on Lorentzi jõu vektori pikkus esitatav kujul: FL=IlBsinN=NqltNBsin=qvBsinFL=IlBsinN=NqltNBsin=qvBsin, kuna juhtmelõigu pikkuse l ja laengukandjal selle läbimiseks kulunud aja t suhe võrdub laengukandja suunatud liikumise kiirusega v. Niisiis mõjub laengut q omavale ja kiirusega v liikuvale osakesele magnetväljas induktsiooniga B Lorentzi jõud
1.1. Aatomeid seob molekulideks ja kristallideks keemiline side, mille põhiliigid on ioon- ja kovalentside. 1.2. Ioonside tekib positiivsete ja negatiivsete ioonide vahel, kovalentside elektronpaaride ühistamisel 1.3. Kristallid on makroskoopilised hiidmolekulid, milles aatomid või ioonid on paigutunud korrapärasesse (perioodiliselt korduvate ühikrakkudega) ruumvõresse. 2.1. Kristallides (tahkistes) muunduvad aatomite/ioonide väliselektronide energiatasemed mitme eV laiusteks energiatsoonideks, mille hõivamine elektronide poolt järgib tõrjutusprintsiipi ja mis on ühised kogu kristallile. 2.2. Metallides on kõrgeim hõivatud energiatsoon ainult osaliselt elektronidega asustatud. Seetõttu on nad head elektrijuhid: elektronid saavad tsooni hõivamata ossa tõustes ammutada elektriväljalt energiat ja liikuda. 2.3. Dielektrikuis ning tugevasti külmutatud pooljuhtides on kõrgeim hõivatud energiatsoon valentstsoon elektronidega täidetud. Liik...
Aatomi tuum- prootonid (+) ja neutronid, selle ümber tiirlevad elektronid (-) Iga keha laengu suurus- algosakeste laengute summa Neutraalses aatomis on elektrone ja prootoneid ühepalju. E lisandumisel aatomisse moodustub negatiivne ioon, e lahkumisel positiivne ioon. Keha, mis saab elektrone juurde, laadub negatiivselt. Keha, mis eraldab elektrone, laadub positiivselt. Jäävuse seadus- elektriliselt isoleeritud süsteemi kogulaeng on jääv suurus Vaba laengukandja- liikumisvõimelised laetud osakesed Elektrivool- laengukandjate suunatud liikumine Juhid on ained, milles vabade laengukandjate arv on väga suur. Dielektrikud on isoleeritavad e. Elektrit mittejuhtivad ained. Sisaldavad väga vähe vabu laengukandjaid. Pooljuhid- vahepealsed elektrijuhid Voolutugevus näitab kui suur laeng läbib ajaühikus juhi ristlõiget I=Q/t ühikuks on 1A Voolu suund- positiivsete laengukandjate liikumise suund
Alalisvooluks nim. Elektrivoolu, mille tugevus ja suund ajas ei muutu. Laengukandjate arvu aine ruumalaühiku kohta nim. Laengukandjate kontsentratsiooniks n. Voolutugevus l on esitatav ühe laengukandja laengu q, laengukandjate kontsentratsiooni n, triivi kiiruse v ja juhtme ristlõikepindala S korrutisena: I=q n v S. Voolutugevus l juhis on võrdeline juhi otstele rakendatud pingega U (ohmi seadus) I=U/R. Suurust R Ohmi seaduses nim. Juhi takistuseks. Juhi takistus on üks oom, kui juhi otstele rahendatud pinge (1V) tekitab juhis voolu 1 A. Juhi takistus on võrdeline tema pikkusega ja pöördvõrdeline ristlõikepindalaga. Võrdeteguriks on eritakistus. Aine eritakistus (roo) näitab, kui
Metallkeha takistus on reeglina võrdeline temperatuuriga. Aine eritakistus näitab, kui suur on sellest ainest valmistatud ühikulise pikkuse ja ühikulise ristlõikepindalaga keha takistus. . Aine eritakistuse ühikuks on üks oom korda meeter. 1 *m on sellise aine eritakistus, mille tükk pikkusega 1 m ja ristlõikepindalaga 1 m2 omab takistust 1 . Aine eritakistus on esitatav ka kujul , kus b on liikumise takistustegur laengukandjate suunatud liikumisel, q ühe laengukandja laeng ja n laengukandjate kontsentratsioon. 2. TAKISTUS JA TAKISTID Pilt Takistid Takistiteks nimetatakse kindlat takistust omavaid juhte. Takisti on tavaliselt eraldi komponent vooluringis, mille takistus on juhtmete takitusest oluliselt suurem. Tähised: E1 vooluallikas, R1 takisti, R2 takisti. 2.1. Takistuse sõltuvus vooluringi ühendusviisist Takistite jadaühenduse kogutakistuse leidmisel takistusi liidetakse.
Pooljuht, kus võimutsevad elektronid on m-pooljuht. Pooljuht, kus võimutsevad augud on p-pooljuht. ÜLIJUHID koosnevad vaid vabadest laengutest, takistus puudub, juhivad ülihästi, plasma olekus (plasma e. ioniseeritud gaas, olekuks on vaja kõrget temp.). Iga aine plasmaolekus ioniseeritud gaas (+), vabad laengud, on miljonite temp. kraadide juures. Metalli temp. kahandamine vabadeks laenguteks jahutatud metallis on Cooperi paar (vaba laengukandja ülijuhis). *Metallid koosn. + ioonidest, mille vahel on vabad elektronid ja elektrivool on elektronide suunatud liikumine. Kui vool puudub, toimub Brauni liikumine suvalistes suundades ülikiiresti ja kõrgel temp. Kui kõik lähevad ühes suunas, kiirus väheneb. I (voolutugevus, A) = S (juhtme ristlõige, m3) x v (m/s) x e (elementaarlaeng, 1,6 x 10-19 C) x n (konsentratsioon=N/V, m-3) I=q/t *Vedelikud toimub elektrolüütiline dissossatsioon (e
geograafilise põhjapooluse ning teine lõunapooluse lähedal.
?=B /B
F=
0 q*v*B*sin?
Magnettormid on magnetvälja lühiajalised muutused tingitult päikese aktiivsusest.
Magnetilised anomaaliad- piirkond, kus magnetväli pidevalt muutub, põhjustatuna suurtest
rauamaagi lademetest maakoore all.
Lorentzi jõud näitab jõudu ühe laengukandja kohta.
Vasaku käe reegel- Kui sõrmed on suunatud positiivsete osakest liikumise suunas ja
jõujooned tulevad peopessa, näitab pöial osakesele mõjuva Lorentzi jõu suunda.
Magnetiline läbitavus näitab mitu korda on
magnetinduktsioon aines suurem vaakumist.
Diamagneetik on aine, mis veidi nõrgendab talle mõjuvat magnetvälja B
1A ja 1s on tuletatud 1C, 1C=1A*1s. Amper on selline muutumatu elektrivoolu tugevus, mis kaht lõpmatult pikka ja rööpset, teineteisest 1meetri kaugusel tühjuses asetsevaid kaduvväikese ringikujulise ristlõikega sirgjuht läbides tekitab nende juhtmete vahel iga meetripikkuse lõigu kohta jõu 2x10-7N. Tuletada I= qnvS Kui juhis pikkusega l ja ristlõike pindalaga S on N laengukandjat (vaba elektroni v. iooni), siis nende kontsentratsioon n=N/V=N/Sl (V-juhi ruumala). Sellest N=nSl. Kui laengukandja laeng on q, siis kogulaeng q(kogu)=Nq ning voolutugevus I= q(kogu)/t= Nq/t= nSlq/t, kus t-aeg, mille jooksul N laengut läbib lõigu l ning läbivad S. Et l/t= v- laengukandjate suunatud liikumise kiirus, siis I= nSvq Ohmis seadus-voolutugevus on võrdeline pingega ja pöördvõrdeline juhitakistusega vooluringi igas osas. I=U/R Sellest takistus R=q/I ning R ühik 1oom=1V/1A, s.t. juhi takistus on 1oom kui 1V pinge tekitab selles 1A voolu.
Juhtivuselektronid metallis: · Lanegukandjateks on metalli aatomis väliskihi elektronid ehk valentselektronid · Valentselektrone mis võivad vabalt liikuda kogu metallitüki ülatuses nimetatakse juhtivuselektronideks Voolutugevuse määratud suurused: · Elektronid liiguvad suunatult vaid elektrijõu mõjul · Suurust mis näitab laengukandjate arvu aine ruumalaühikus nimetatakse laengukandjate kontsentratsiooniks · Voolutugevus I on esitatav ühe laengukandja laengu q, laengukandjate kontsentratsiooni n, triivi kiiruse v ja juhtme ristlõikepindala S korrutisena: I= q*n*S*v Ohmi seadus. Takistus ja eritakistus: · Suurema pingega kaasneb suurem voolutugevus · Elektromeetriks nimetatakse metallkesta paigutatud ja skaalaga varustatud elektroskoopi · Ohmi seadus väidab, et voolutugevus juhis on võrdeline juhi otstele rakendatud pingega. · Võrdetegurit G nimetatakse juhtivuseks
kuju. Toome siinkohal ka võimsuse valemid. Valemid kehtivad ka vahelduvvoolu korral, sest Ohmi seadus kehtib siis igal ajahetkel. - Öeldakse, et ahela osa või ahel on lineaarne kui kehtib Ohmi seadus. See on tähtis teave ahela kohta ja esimene küsimus, mida esitatakse kui jutt käib tundmatust ahelast või selle osast. 30. Lähtudes alltoodud valemitest tuletage Ohm'i seadus diferentsiaalkujul. Kasutame eelmist teadmist. Defineerime liikuvuse. See on laengukandja kiirus, mille see omandab ühikulises väljas. Üldjuhul mõlemamärgiliste laengukandjate puhul ja arvestades elektroneutraalsust.
Energia arvestuse teemad 1. Mis on elektrivool? Elektrivoolu tekkimise tingimused. Laengukandjate suunatud liikumine. Peavad olema vabad laengukandjad jda jõud, et neid liikuma panna. 2. Milliste füüsikaliste suurustega on määratud voolutugevus juhtmes? Voolutugevus näitab, kui palju laengukandjad läbi juhi ristlõike läheb. Voolutugevus sõltub juhi ristlõike pikkusest, lisaks veel ühe üksiku laengukandja laengust ning kiirusest. 3. Ohmi seadus vooluringi osa ja kogu vooluringi kohta. Vooluringi osa - Voolutugevus on võrdeline pingega ja pöördvõrdeline takistusega. Kogu vooluringi - Voolutugevus ahelas on võrdeline elektromotoorjõuga ja pöördvõrdeline ahela kogutakistusega. 4. Takistite jadaühendus. Jadaühenduse korral on konstantne voolutugevus. 5. Takistite rööpühendus. Rööpühenduse korral on konstantne pinge 6. Takistuse sõltuvus juhi mõõtmetest ja materjalist.
Koguvool liitub elektronide ja aukude vastassuunalistest voogudest. 5.mis on rekombinatsioon? Rekombinatsioon on positiivne ioon haarab vaba elektroni ja muutub uuesti neutraalseks aatomiks. (pooljuhi aatomi ioniseermisel tekkiva pos.iooni näiva liikumisena läbi kristalli:ioniseeritud aatomi haarab kaotatud elektroni asemele naabri oma, see ,,röövib" omakorda järgmist ja nõda muudkui aatomite ahelikku pidi edasi. Seega on auk pos. laengukandja, ta triivib vooluallika neg.pooluse poole.) 6.mis on termistor?ehk termotakisti. Mida kõrgem on pooljuhi temp, seda enam elektrone paisatakse juhtivustsooni ja rohkem auke jääb valentsitsooni. Juhtivus kasvab soojenedes järsult ja pooljuhte saab kasutada tundlike temp.tajurite poolt- termistoridena. 7.mis kannavad elektrivoolu n-tüüpi ja p-tüüpi pooljuhtides?omajuhtivusega juhis kannavad voolu nii elektronid kui ka augud, n-pooljuhis-peam.elektronid, p-pooljuhis peam.augud. 8
1. MIS ON ELEKTRIVOOL? ...on positiivsete või negatiivsete elektrilaenguga laengukandja korrapärane liikumine. 2. ALALISVOOLU JA VAHELDUVVOOLU ERINEVUS JA SARNASUS: Alalisvoolu suund ja tugevus ajas ei muutu, kuid vahelduvvoolul perioodiliselt muutub. --MILLIST VOOLU KUMBKI NEIST ANNAB? Alalisvoolu kasutatakse seal, kus on vaja võrgust sõltumatut toiteallikat (akud, patreid jne). Vahelduvvool annab muutliku vooliu, mis tuleb ainult otse vooluvõrgust. 3. VOOLU TEKKIMISE TINGIMUSED: *elektriväli *vabad laengukandjad 4. VOOLUTUGEVUST MÄÄRAVAD SUURUSED (1
Samanimelised laengud tõukuvad ja erinimelised laengud tõmbuvad üksteise suhtes. 2. Mis on elementaarlaeng? Elementaarlaeng on väikseim iseseisvalt eksisteeriv laeng, mille suurus on 1,6*10 astmes -19 kulonit. 3. Millise märgiga millistel osakestel esineb? Esineb ioonidel. Siis kui aatom LISAB väliskihile elektrone, tekib negatiivne ioon ja kui aatom ANNAB ÄRA väliskihi elektrone, siis tekib positiivne ioon. 4. Mis on vaba laengukandja? Vaba laengukandja on osake, mis sisaldab arvukalt laetud osakesi ning saab liikuda elektrijõudude toimel kogu vaadeldava keha või ainekoguse piires. 5. Mis on elektrivool ja kuidas on määratud selle suund? Elektrivool on laengukandjate suunatud liikumine. Selle suund on määratud kokkuleppeliselt: positiivsete laengukandjate liikumise suund 6. Mille poolest erinevad juhid, dielektrikud ja pooljuhid?
Biomolekulid: sahhariidid, lipiidid,valgud, nukleiinhapped. Biomolekulid ei esine väljaspool elusorganisme. Suuremad ja keerulisemad kui teised molekulid. Nimetatakse ka makromolekulideks. Molekul- aine väikseim osake, mis võib iseseisvalt eksisteerida ja millel on antud aine keemilsed omadused. Aatom- koosneb aatomituumast, elektronidest, prootonitest, neutronitest. Aatomil endal laengut pole vaid on aatomituumal. Elektron on negatiivse laenguga aatomituuma osake. Prooton on positiivne laengukandja aatomituumas. Neutron on neutraalne osake aatomituumas. Isotoobid on keemilse elemendi teisendid, mis ereinevad üksteisest neutronite arvu poolest. Ioonid- pluss- või miinuslaennguga osakesed, mis tekivad elektronide liitumisel või loovutamisel. Valents- näitab sidemete arvu, mille abil aatom on seotud teiste aatomitega. Süsinik näiteks on neljavalentne, see võetakse siis selle järgi, et mitu teist elementi saab üks element endaga liita.
Elektron ja auk moodustuvad koos, sellepärast nimetatakse pooljuhte, kus vabade elektronide arv võrdub aukude arvuga, omapooljuhtideks. Elektronide ligikaudne kontsentratsioon n juhtivustsoonis on arvutatav Boltzmanni jaotusseadusest tuleneva valemiga - W n = Ne 2 kT [3] kus N on aatomite arv ruumiühikus, T on absoluutne temperatuur, k on Boltzmanni konstant. W/2 on ühe laengukandja vabastamiseks vajalik energia (aktivatsioonienergia W kulutamisel tekib paar elektron-auk). Pooljuhi erijuhtivus avaldub järgmiselt: - W = n eo ( b + + b - ) = n eo ( b + - b - )e 2 kT [4] kus b+ ja b- on vastavalt augu ja elektroni liikuvus ja eo on elementaarlaeng. Kuna R~1/, siis takistuse temperatuurisõltuvus avaldub kujul - W
1. Millest ja kuidas sõltub voolutugevus ? Voolutugevus sõltub juhi ristlõike pikkusest, lisaks veel ühe üksiku laengukandja laengust ning kiirusest. I= qnSv Voolutugevus = koguaeg ühesugune arv (1,6 * 10 astmel -19C * kontsentratsioon * juhi ristlõike pindala * triivliikumise kiirus. 2. Mida näitab takistus ja kuidas sõltub juhi mõõtmetest ja temperatuurist? Takistus näitab kui suurt mõju avaldab juht elektrivoolule. Mõõdetakse oommeetriga. Mida pikem on juht(suurem pindala) seda suurem on takistus ning mida väiksem on. Mida kõrgem temperatuur seda suurem takistus
FÜÜSIKA KORDAMISKÜSIMUSED *Mis on elektrivool ja kuidas on määratud selle suund? Elektrivool on laengukandjate suunatud liikumine, mille suund on kokkuleppeliselt positiivsete laengukandjate liikumise suund. *Millest ja kuidas sõltub voolutugevus? Voolutugevus sõltub juhi ristlõike pikkusest, ühe üksiku laengukandja laengust ja kiirusest. Voolutugevuse valem on I=qnSv, milles q on 1,6*1019, n on kontsentratsioon, S on juhi ristlõike pindala ja v on kiirus. *Mida näitab voolutugevus? Voolutugevus näitab, kui suur laeng läbib juhi ristlõiget ühes ajaühikus. *Mida näitab takistus ja kuidas sõltub juhi mõõtmetest ja temperatuurist? Takistus näitab, kui suurt takistavat mõju avaldab keha elektrivoolule
elektrivool. Elektron ja auk moodustuvad koos, sellepärast nimetatakse pooljuhte, kus vabade elektronide arv võrdub aukude arvuga, omapooljuhtideks. Elektronide ligikaudne kontsentratsioon n juhtivustsoonis on arvutatav Boltzmanni jaotusseadusest tuleneva valemiga - W [3] n = Ne 2 kT kus N on aatomite arv ruumiühikus, T on absoluutne temperatuur, k on Boltzmanni konstant. W/2 on ühe laengukandja vabastamiseks vajalik energia (aktivatsioonienergia W kulutamisel tekib paar elektron-auk). Pooljuhi erijuhtivus avaldub järgmiselt: - W = n eo ( b+ + b - ) = n eo ( b+ - b - )e 2 kT [4] kus b+ ja b- on vastavalt augu ja elektroni liikuvus ja eo on elementaarlaeng. Kuna R~1/, siis takistuse temperatuurisõltuvus avaldub kujul - W
samasse punkti tagasi. , Ohmi seadus kogu vooluringi kohta. Väidab, et voolutugevus ahelas on võrdeline elektromootorjõuga ja pöördvõrdeline ahela kogutakistusega. Vooluallika tühijooks ja lühis: pinget välistakistusel nim. vooluallika klemmipingeks. STOP · Alalisvooluks nim. elektrivoolu, mille tugevus ja suund ajas ei muutu. · Laengukandjate arvu aine ruumalaühiku kohta nim. laengukandjate kontsentratsiooniks n. · Voolutugevus l on esitatav ühe laengukandja lanegu q, laengukandjate kontsentratsiooni n, triivi kiiruse v ja juhtme ristlõikepindala S korrutisena l=qnvS. o Voolutugevus l juhis on võrdeline juhi otstele rakendatud pingega U(Ohmi seadus) , suurust R nim. juhi takistuseks. o Juhi takistus on 1 oom(1), kui juhi otstele rakendatud pinge 1V tekitab juhis voolu 1A o Juhi takistus on võrdeline tema pikkusega ja pöördvõrdeline ristlõikepindalaga. Võrdeteguriks on eritakistus.
Kondenseerumine Aine üleminek gaasilisest olekust vedelasse Kehade elektriseerimine Kehale laengu andmine Elektrilaeng Füüsikaline suurus, mis iseloomustab, kui tugevalt osaleb keha elektrilises vastasmõjus Elementaarlaeng Vähim looduses eksisteeriv laeng Elektroskoop Seade, mille abil saab kontrollida, kas keha on laetud Elektriväli Vastastikmõju vahendaja Laengukandja Languga osakesed, mis saavad keha piires vabalt liikuda Juht Ained ja ainete segud, mida mööda saab elektrilaeng edasi kanduda( metall, a,h,soolade vesilahused) Isolaator ained ja ainete segud, mida mööda ei saa elektrilaeng edasi kanduda (puhas vesi, puit, klaas, eboniit) Vooluallikas Seade, milles keemiline, mehaaniline või siseenergia muundatakse elektrienergiaks
= p = = Ed , q q kus on punkti potentsiaal. Laengu märk määrab tema poolt tekitatava potentsiaali märgi. Positiivsest punktlaengust tingitud potentsiaal on positiivne ja negatiivse laengu elektrivälja potentsiaal on negatiivne. Elektriväli saab ikkagi tööd teha, sest positiivne laengukandja liigub alati potentsiaali kahanemise suunas. Elektrotehnikas loetakse nulliks Maa- või maandatud elektriseadme potentsiaali. Ühesugust potentsiaali omavate elektrivälja punktide hulka nimetatakse ekvipotentsiaalpinnaks. Potentsiaal muutub kõige kiiremini liikumisel piki elektriväljajõujoont. Liikumisel jõujoonega ristuvas suunas jääb potentsiaal konstantseks. 7. Elektriline pinge.
I = q/t I – voolutugevus amprites q – laengu suurus kulonites t – aeg sekundites Voolutugevust määravad suurused Voolutugevus I sõltub elektronide suunatud liikumise kiirusest v ja laengukandjate kontsentratsioonist n. Laengukandjate kontsentratsiooniks n nim laengukandjate arvu ruumalaühikus n = N/V Kus N on laengukandjate arv ja V on vaadeldav ruumala. vk = s/t = l/t l=v*t Vaatleme silindrikujulist elektrijuhti ruumalaga V = ls Saame n = nV = nls Kui iga laengukandja laeng on q, siis läbib aja t jooksul pindala S kogulaeng Q = qN = qnvtS, kuna teepikkus l = vt Järelikult, kuna I = Q/t, saame, et I = qnvS I – voolutugevus, q – laengusuurus, n – konsendratsioon, v- laengukandjate kiirus; S – juhi ristlõike pindala, l – pikkus. Ül Kui suur on juhtivuselektronide triivliikumise kiirus juhis, kus nende kontsentratsioon on 4 * 1028 m-3 ? Juhi ristlõikepindala on 50 ruutmillimeetrit ja I = 3,2 A. Elektroni laeng on 1,5 * 10-27 C.
dielektrilise läbitavusega ja pöördvõrdeline plaatide vahekaugusega d: 0 S C= d ALALISVOOL Elektrivool laengute suunatud liikumine. Alalisvooluks nimetatakse elektrivoolu, mille tugevus ja suund ajas ei muutu. Elektrivoolu tekkimise tingimused: 1. aines peab leiduma piisavalt vabu elektrikandjaid 2. peab mõjuma elektrijõud Voolutugevus I on esitatav ühe laengukandja laengu q, laengukandjate kontsentratsiooni n, nende suunatud liikumise keskmise kiiruse v ja juhi ristlõikepindala S korrutisena. I = q n v S Elektritakistus ehk juhi takistus R näitab, kui suure pinge rakendamisel juhi otstele tekib selles jhis ühikulise tugevusega vool: U R takistus (ühik: 1) 1V R= 1= I U pinge (1V) 1A I voolutugevus (1A)
See pot.energiate vahe A U= näitab millist tööd on keha võimeline tegema. q =Ed Kui laeng liigub elektriväljas.. Siis ta teeb tööd. A=∫ ⃗ F d ⃗s =∫ ⃗ E q∗d ⃗s =q ∫ ⃗ E d ⃗s Vaba laengukandja – laeng, mis võib juhis vabalt liikuda Juht elektriväljas Kui juht satub elektrivälja, siis hakkavad mõjuma Culonilised(ei oska kirjutada) jõud. Vabad laengukandjad hakkavad liikuma jõu suunas ja väli nõrgeneb. Dielektrikud elektriväljas Dielektrikul kuuluvad suurem osa laengukandjaid molekulide koosseisu, seega saavad nad vähe liikuda. Nad saavad liikuda molekuli (aatomi) piires. Sellest tuleneb, et dielektrikud vähendavad laengutevahelist mõju. Dipool
FÜÜSIKA ENERGIA 1. Mis on elektrivool ja kuidas on määratud selle suund? Elektrivool on vabade laengukandjate suunatud liikumine ning elektrivoolu suund on määratud kui positiivsete laengute liikumise suund. 2. Millest ja kuidas sõltub voolutugevus ? Voolutugevus sõltub juhi ristlõike pikkusest, lisaks veel ühe üksiku laengukandja laengust ning kiirusest, mida suuremad, seda suurem voolutugevus. I= qnSv Voolutugevus= koguaeg ühesugune arv( 1,6*10astmel-19 C) * kontsentratsioon* Juhi ristlõike pindala * triivliikumise kiirus. 3. Mida näitab voolutugevus? Voolutugevus näitab, kui suur laeng läbib juhi ristlõiget ajaühikus. 4. Mida näitab takistus ja kuidas sõltub juhi mõõtmetest ja temperatuurist ? ül Takistus näitab keha mõju elektrivoolule. Temperatuurist sõltub takistus tänu temperatuuritegurile
Füüsika arvestuseks kordamine 1. Millest ja kuidas sõltub voolutugevus? +valem. Voolutugevus sõltub juhi ristlõike pikkusest, lisaks veel ühe üksiku laengukandja laengust ning kiirusest. I= qnSv Voolutugevus= koguaeg ühesugune arv( 1,6*10astmel-19 C) * kontsentratsioon* Juhi ristlõike pindala* triivliikumise kiirus. 2. Mida näitab takistus ja kuidas sõltub see juhi mõõtmetest ja temp-st? Takistus näitab, kui suurt takistatavat mõju avaldab antud keha elektrivoolule. Mõõdetakse oomides, tähistatakse suure R-iga. Takistus on võrdeline juhi pikkusega ning pöördvõrdeline pindalaga, samuti sõltub eritakistustest
elektrialenguid juurde) on igasuguse kehadevahelise vastastikmõju korral kõigi elektrilaengute summa jääv. 6. Mis on ja kuidas tekib a)negatiivne b)positiivne ioon? Ioon on aatom või molekul, mis on kaotanud (või juurde saanud) ühe või mitu elektroni, mis annab talle positiivse või negatiivse elektrilaengu. 7. Mis on elektrivool ja kuidas on määrtud selle suund? Elektronvool on vabade laengukandjate suunatud liikumine. Laengukandja on laetud osake, mis saab kogu keha ulatuses liikuda. Voolusuund on kokkuleppeliselt sinna suunas kuhu liiguvad positiivsed osakesed. 8. Ainte liigid juhtivuse järgi? Juhid on ained, mis juhivad hästi elektrit, sest neis on väga palju vabu laengu kandjaid. Mittejuhid e dielektrik e isolator ei juhi praktiliselt elektrit, sest temas on väga vähe vabu laengukandjaid. NT: kumm, destileeritudvesi. Pooljuhid. Neis on tavatingimustel vähe vabulaengu kandjaid, kuid need on suhteliselt vabaks
Milline on kõige enam kasutatud pooljuht? Räni,germaanium 16. Millest on tingitud metalli takistus? Vibratsioon 17. Millest on tingitud pooljuhi takistus? Ionisatsioon 18. Mis põhjustab elektrivoolu metallis? Elektroonid 19. Mis põhjustab elektrivoolu pooljuhis? Elektroni ja auku rekombinatsioon 20. Kuidas nimetatakse vaba elektroni ja augu ühinemist? Rekombinatsioon 21. Kuidas nimetatakse aega augu tekkimisest kuni selle kadumiseni? 22. Mitu voolamise tüüpi esineb metallis? 1 23. Mitu laengukandja tüüpi on pooljuhis? 2 24. Mitu valentselektroni on kolmevalentsel aatomil? 3 25. Mitu valentselektroni on neljavalentsel aatomil? 4 26. Mitu valentselektroni on viievalentsel aatomil? 5 27. Millist tüüpi pooljuhis on augud vähemuslaengukandjad? donor 28. Millist tüüpi pooljuhis on augud enamuslaengukandjad? retsipent 29. Millist tüüpipooljuhis on vähemuslaengukandjad elektronid? retsipient 30. Millist tüüpi pooljuhis on enamuslaengukandjad elektronid? donor 31
FÜÜSIKA ARVESTUSTÖÖ 1.Mis on elektrivool ja kuidas on määratud selle suund?- Elektrivool on vabade laengukandjate suunatud liikumine. Elektrivoolu suund on kokkuleppeliselt positiivsete laengute liikumise suund 2.Millest ja kuidas sõltub voolutugevus?-Voolutugevus sõltub juhi ristlõike pikkusest, lisaks veel ühe üksiku laengukandja laengust ning kiirusest. VALEM: I= qnSv 3.Mida näitab voolu tugevus?- Voolutugevus I näitab, kui suur laeng q läbib ajaühikus juhi q ristlõikepinda. VALEM: I= t 4.Mida näitab takistus ja kuidas sõltub juhi mõõtmetest ja temperatuurist?ül- Takistus näitab, kui suurt takistatavat mõju avaldab antud keha elektrivoolule. Mõõdetakse oomides, tähistatakse suure R-iga. Takistus on võrdeline juhi pikkusega ning pöördvõrdeline pindalaga,
gaasides aga negatiivsed ja positiivsed . Vabade laengukandjate sisalduse alusel jagunevad ained juhtideks , dielektrikuteks ja pooljuhtideks . Juhid on ained , milles vabade laengukandjate arv ei erine väga palju aatomite (või molekulide) üldarvust . Mitmevalentsesmetallis on vabu elektrone isegi rohkem kui aatomid . Ained loetakse juhiks aga ka ss , kui mitme tuhande aatomi või molekuli kohta tuleb vaid üks vaba laengukandja (nii on see näiteks kraanivee korral ) . Juhtides saab nende laengukandjate likumapanemise teel tekitada elektrivoolu . Dielektikud on ained , milles vabade laengukandjate arv on aatomite arvust palju (üle miljandri korra ) väiksem . Dielektrikutes saab tekitada vaid tühiselt närka elektrivoolu . Seetõttu nimetatakse dielektrikud mõnikord ka elektriliselt isoleerivateks aineteksehk isolaadsedeks . Pooljuhid on ained , milles laengukandjate arv on reguleeritav ( sõltub
FÜÜSIKA ARVESTUSTÖÖ (eelviimane) 5. KURSUS – 12. klass 1.Mis on elektrivool ja kuidas on määratud selle suund?- Elektrivool on vabade laengukandjate suunatud liikumine. Elektrivoolu suund on kokkuleppeliselt positiivsete laengute liikumise suund 2.Millest ja kuidas sõltub voolutugevus?-Voolutugevus sõltub juhi ristlõike pikkusest, lisaks veel ühe üksiku laengukandja laengust ning kiirusest. VALEM: I= qnSv 3.Mida näitab voolu tugevus?- Voolutugevus I näitab, kui suur laeng q läbib ajaühikus juhi q ristlõikepinda. VALEM: I= t 4.Mida näitab takistus ja kuidas sõltub juhi mõõtmetest ja temperatuurist?ül- Takistus näitab, kui suurt takistatavat mõju avaldab antud keha elektrivoolule. Mõõdetakse oomides, tähistatakse suure R-iga. Takistus on võrdeline juhi pikkusega ning pöördvõrdeline pindalaga,
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.
Polarisatsioon. Dielektriline läbitavus. Piesoelektriline efekt, piesoelektrikud. Töö laengu liikumisel elektriväljas. Laetud keha potentsiaalne energia. Elektrivälja potentsiaal ja pinge. Ekvipotentsiaalipinnad. Kondensaator. Kondensaatori mahtuvus. Üksiku juhi mahtuvus. Plaatkondensaatori mahtuvus. Kondensaatorite ehitus ja liigid. Jada- ja rööbiti ühendatud kondensaatorpatarei mahtuvus. Laetud kondensaatori energia. Kondensaatorite kasutamine. Alalisvool. Vaba laengukandja. Juht, dielektrik ja pooljuht. Elektrivool. Elektrivoolu tekkimise tingimused. Elektrivool metallides. Voolutugevust määravad suurused. Ohmi seadus vooluringi osa kohta. Juhi takistus ja eritakistus. Takistuse sõltuvus temperatuurist. Ülijuhtivus. Voolutugevus, pinge ja takistus juhtide jada- ja rööpühenduse korral. Juhtide kombineeritud ühendused. Elektrivoolu soojuslik toime. Elektrivoolu töö ja võimsus. Joule-Lenzi seadus. Alalisvooluallikad. Kõrvaljõud
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).
muutuva pinge ka teises mähises. Kui teise mähise keerdude arv on suurem kui esimesel, siis tekib kõrgem pinge, kui aga teisel mähisel on keerde vähem, tekib madalam pinge. Vaatame, milline jõud saab laengukandjaile magnetväljas liikuvas juhis mõjuda. Ampere'i seadus andis meile vooluga juhtmele mõjuva jõu väärtuse: F = IBl (vaatleme juhtu, kui voolu suund on risti magnetvälja suunaga. Kuid voolutugevus I = q/t ja laengute poolt magnetväljas läbitud teepikkus l = vt, kus v on laengukandja suunatud liikumise kiirus. Eeltoodut arvestades saame, et magnetväljas liikuvale laengule mõjub jõud F = qvB. Seda jõudu nimetatakse Lorentzi jõuks. Jõu suuna saab kindlaks teha vasaku käe reegli abil: Kui Magnetvälja jõujooned on suunatud peopessa ja väljasirutatud 15 sõrmed näitavad positiivse laengu liikumise suunda, siis väljasirutatud pöial näitab Lorentzi jõu suunda.
Diver- gents on skalaarsuurus. Ta on seda suurem, mida tugevam väljaallikas paikneb vaadeldavas punktis. Alalisvooluks nimetatakse elektrivoolu, mille tugevus ja suund ajas ei muutu. Laengukandjate kontsentratsiooniks n nimetatakse vabade laengukandjate arvu aine ruumalaühiku kohta: n = N / V. Sellest N = n V , laengukandjate arv on kontsentratsiooni ja ruumala korrutis. Voolutugevus I on esitatav ühe laengukandja laengu q, laengukandjate kontsentratsiooni n, suunatud liikumise kiiruse v ja juhtme ristlõikepindala S korrutisena I=qnvS. Ohmi seadus: Voolutugevus juhis on võrdeline juhi otstele rakendatud pingega: I = G U = U /R. Võrdetegurit G nimetatakse juhtivuseks, tema pöördväärtust R aga juhi takistuseks. Juhi takistus näitab, kui suure pinge rakendamisel juhi otstele tekib selles juhis ühikulise tugevusega vool: R = U / I . Takistuse mõõtühikuks on üks oom (1 )
4) div D = , elektrostaatilise välja allikateks on elektrilaengut omavad kehad (Gaussi seadus). Suurus on elektrilaengu ruumtihedus ( = dq/dV). Alalisvooluks nimetatakse elektrivoolu, mille tugevus ja suund ajas ei muutu. Laengukandjate kontsentratsiooniks n nimetatakse vabade laengukandjate arvu aine ruumalaühiku kohta: n = N / V. Sellest N = n V , laengukandjate arv on kontsentratsiooni ja ruumala korrutis. Voolutugevus I on esitatav ühe laengukandja laengu q, laengukandjate kontsentratsiooni n, suunatud liikumise kiiruse v ja juhtme ristlõikepindala S korrutisena I=qnvS. Ohmi seadus: Voolutugevus juhis on võrdeline juhi otstele rakendatud pingega: I = G U = U /R. Võrdetegurit G nimetatakse juhtivuseks, tema pöördväärtust R aga juhi takistuseks. Juhi takistus näitab, kui suure pinge rakendamisel juhi otstele tekib selles juhis ühikulise tugevusega vool: R = U / I . Takistuse mõõtühikuks on üks oom (1 )
aga jälle muutuva elektrivälja). Elektromagnetvälja kirjeldavad Maxwelli võrrandid. Alalisvooluks nimetatakse elektrivoolu, mille tugevus ja suund ajas ei muutu. Laengukandjate kontsentratsiooniks n nimetatakse vabade laengukandjate arvu aine ruumalaühiku kohta: n = N / V. Sellest N = n V , laengukandjate arv on kontsentratsiooni ja ruumala korrutis. Voolutugevus I on esitatav ühe laengukandja laengu q, laengukandjate kontsentratsiooni n, suunatud liikumise kiiruse v ja juhtme ristlõikepindala S korrutisena I=qnvS. Ohmi seadus: Voolutugevus juhis on võrdeline juhi otstele rakendatud pingega: I = G U = U /R. Võrdetegurit G nimetatakse juhtivuseks, tema pöördväärtust R aga juhi takistuseks. Juhi takistus näitab, kui suure pinge rakendamisel juhi otstele tekib selles juhis ühikulise tugevusega vool: R = U / I . Takistuse mõõtühikuks on üks oom (1 ).
Seega: A=Q=I∗U∗t =I 2∗R∗T = R Lähtudes alltoodud valemitest tuletage Ohmi seadus ρ∗l U U diferentsiaalkujul R= S I = E= R I E∗l∗S I= ρ∗l l 1 = j= E=σ∗E ⇒ ⃗j =σ∗E S ρ Defineerime liikuvuse. See on laengukandja kiirus, mille see omandab ühikulises väljas. u ⃗ ⃗j=e∗n∗⃗u μ= ⇒ j=e∗n∗μ∗⃗ E E Üldjuhul mõlemamärgiliste laengukandjate puhul ja arvestades elektroneutraalsust. −¿ ¿ + ¿+ μ ¿ μ ∗⃗ E ⃗j=e∗n∗¿ σ =e∗n∗μ Joonistage antud vooluringi potentsiaali kvalitatiivne
aatomi juurest (positiivne ioon - katioon) ja p-pooljuhis aukude liikumise tõttu võib mõne lisandaatomi juures olla elektrone rohkem, kui tema tuumas prootoneid (negatiivne ioon - anioon). Siiski on kristall kokkuvõttes neutraalne, sest liikuvate laengukandjate (elektronid ja augud) arv on täpselt sama suur, kui ioonide arv. Seetõttu öeldakse, et need ioonid on kaetud (igaühe jaoks leidub kirstallis vastandmärgiline liikuv laengukandja). Kui pannakse omavahel kokku kaks erineva juhtivusega pooljuhti, siis nende ühinemiskohas hakkavad elektronid ja augud difusiooni tõttu liikuma vastupidise juhtivusega pooljuhti. Kui elektron ja auk kohtuvad, siis elektron "kukub auku" (kaotab osa oma energiast ning saab üheks sideme elektroniks). Sellise protsessi tulemusena on kokkuvõttes üks juhtivuselektron ja üks auk vähem. Järelikult jäävad ka kummagis kristallis üks ioon katteta ning hakkavad tekitama elektrivälja. Öeldut
10 (1A) võrdub ajaühikus elektrijuhi ristlõike pinnaühikut läbinud elektrilaenguga. Voolutihedus J võrdub elektrivoolu tugevuse I ja elektrijuhi ristlõikepinna pindala A jagatisega. Voolutiheduse suund ühtib voolusuunaga. Voolutiheduse ühikuna on A/m2 j(vektor)= n*q*u kus n on laengukandjate arv, q on laengukandja laeng, u on laengukandjate suunatud kiirus ehk triivkiirus (laengud hüplevad edasi- tagasi kuid tervikuna nad liiguvad aeglaselt ühes kindlas suunas, kui on olemas elektrivool). Seos voolutugevuse ja voolutiheduse vahel: ❑ I =∫ jn dS j= tihedus pinnatükil n= pinnatüki normaal s 19. Ohmi seadus. Elektromotoorjõud. Elektromotoorjõud on töö, mida tehakse laengu liigutamisel piki ahelat. Valem: ε=A/εq; A – töö, q – laeng. Ühik: 1J/C
Üks kulon on niisugune laeng, mis läbib juhti ühe sekundi jooksul siis, kui voolutugevus juhis on üks amper. (1C = 1A*s) Voolutugevus on skalaarne suurus. Et iseloomustada elektrivoolu jaotust aines, defineeritakse voolutiheduse vektor, mille suund langeb kokku voolu suunaga vaadeldavas punktis. Voolutiheduse ühikuks on üks amper ruutmeetri kohta [j] = 1 A/m2 Voolutihedus juhis on võrdeline vabade laengukandjate kontsentratsiooni, liikumiskiiruse ja ühe vaba laengukandja laenguga. 42. Elektrivool metallides Kui metallis tekitada elektriväli, hakkab vabadele elektronidele mõjuma elektriline jõud, mis elektronide negatiivse laengu tõttu on suunatud elektriväljale vastu. Vabad elektronid hakkavad selle mõjul liikuma, olgu nende suunatud liikumise keskmine kiirus . Isegi küllalt suure voolutiheduse korral jääb vabade elektronide suunatud liikumise keskmine kiirus hinnanguliselt 108 korda väiksemaks kui nende kaootilise ehk soojusliikumise keskmine
laenguga. Et määrata esmalt mingi aja dt jooksul pinda dS läbinud laengut, konstrueerime sellele pinnale silindri, mille telg ühtib laengute liikumise suunaga ja mille kõrgus on vdt , vt. alljärgnev joonis. Siis läbivad aja dt jooksul pinda dS kõik need vabad laengud, mis jäävad selle silindri sisse. Nende arv on silindri ruumala dV korda vabade laengute kontsentratsioon n: dN ndV nvdSdt . Et iga vaba laengukandja omab laengut q 0 , siis dt vältel läbib pinda dS summaarne laeng dq nvq0 dS dt , elementaarne voolutugevus läbi selle pinna 6 dq dI nvq 0 dS , (12.3a) dt voolutihedus vastavalt valemile (12.2) dI j nvq 0 . (12.4) dS
(kontaktpotentsiaal) Pp nn 0 = t ln = t ln Pn np t - temperatuuripotentsiaal t 25mV k 1,38·10-23 Boltzmanni [J/K] - konstant q laengukandja laeng Jdif - diff. voolu tihedus Jtr - triivivoolu tihedus Jdif = Jtr kT t = q 24 Pingestame pärisuunas! Ruumiliste laengute Q vähenemine
annaabi.ee 
