Ohmi seadus vooluringi kohta, elektromotoorjõud, Ampere'i seadus, Lorentzi jõud, Lenzi reegel, edainduksioon (0)

OHMI SEADUS VOOLURINGI OSA KOHTA. TAKISTUS. Eriliiki juhtidel sõltub voolutugevus pingest erinevalt. Pinge voolu tunnusjoone saamiseks tuleb mõõta erinevate pingeväärtustele vastavad voolutugevused. Ohmi uuris katseliselt voolu ja pinge vahelist seost metalljuhtide korral ja tegi kindlaks seaduspärasuse. Voolutugevus I juhis on võrdeline juhi otstele rakendatud pingega U. I=U/R. Juhi takistus on üks oom, kui juhi otstele rakendatud pinge 1V takistab juhis voolu 1A, seega 1oom = 1V/1A. Ohmi seadus kehtib ka elektrolüütide lahuste kohta. Voolu korral pooljuhtides, gaasides jne on sõltuvus I ja U vahel tunduvalt keerukam. Takistus on peamine juhi elektrilisi omadusi iseloomustav suurus. Ta sõltub juhi materjalist ja mõõtmetest ühtlase ristlõikega juhi takistus. Aine eritakistus näitab, kui suur on sellest ainest valmistatud, ühikulise pikkuse ja ühikulise ristlõikepindalaga keha takistus. Eritakistuse ühik 1 Ω*m .Juhi takistus sõltub temperatuurist, sest eritakistus sõltub temperatuurist. Jadaühendus: I=I1=...In ;U=U1+U2+...Un;R=R1+R2+...Rn Rööpühendus: I=I1+I2+...In; U=U1=...Un; 1/R=1/R1+1/R2 .
ELEKRTOMOTOORJÕUD. OHMI SEADUS KOGU VOOLURINGI KOHTA. Vooluringis tagab laengu ringkäigu vooluallikas . Vooluallikaks nim. seadet , mis muundab mitteelektrilist energiat elektrienergiaks. Vooluallikas toimivaid jõude nim. nende mitteelektrilise päritolu tõttu kõrvaljõududeks. Kõrvaljõud on mitmesuguse olemusega nt. elektrijaama generaatoris magnetväljajõud, patareis ja akus keemiline jõud. Tööd, mida teevad kõrvaljõud ühikulise laengu ühekordsel läbiviimisel vooluringist nim. elektromotoorjõuks ε=Ak/q . elektromotoorjõud on max pinge, mida antud vooluallikas üldse suudab tekitada. Kõrvaljõudude töö Ak laengu q läbiviimisel kogu vooluringist võib esitada summana. See koosnev väljaspool vooluallikat tehtavast tööst. Av ja tööst As, mis tehakse vooluallika sees. Ak=Av+As. Laengu suurusega q läbi jagades saame Ak/q=Av/q+As/q. ε=Uv+Us ; ε=I*R+I*r ; I= ε/(R+r) – ohmi seadus kogu vooluringi kohta. Ohmi seadus kogu vooluringi kohta näitab, et voolutugevus ahelas on võrdeline elektromotoorjõuga ja pöördvõrdeline ahela kogu takistusega.
AMPERE’I SEADUS. MAGNETINDUKTSIOON . Magnetväljas juhtmelõigule mõjuv jõud F on võrdeline juhet läbivad voolu tugevusega I, juhtmelõigu pikkusega l ja siinusega α, nurgast α voolu suuna ning magnetvälja suuna vahel. F=BIl sinα. Jõu suuna Ampere’i seaduses määrab vasaku käe reegel. Kui vasaku käe väljasirutatud sõrmed osutuvad voolu suunda ja magnetväli on suunatud peopessa, siis väljasirutatud pöial näitab juhtmelõigule mõjuva jõu suunda. Võrdetegur B=F/Il, on magnetinduktsioon, mis näitab jõudu, mis mõjub ühikulise vooluga ja ühikulise pikkusega juhtmelõigule, juhtmega ristuvas magnetväljas. Magnetinduktsioon B on vektor, tema suunda näitab magnetväljas orienteeritud magnetnõela põhjapoolus. Kui juhtmele, mille pikkus on 1m ja milles kulgeb vool tugevusega 1A, mõjub selle juhtmega ristuva magnetvälja poolt jõud üks njuuton, siis on välja magnetinduktsioon 1T. 1T= 1N/1A*1m.
LORENTZI JÕUD. Ampeare’i seaduse põhjal mõjub magnetväljas juhtmelõigule jõud, mis summeerub üksikutele laengukandjatele mõjuvatest jõududest. F=BIl sinα . Lorentzi jõud on jõud, millega magnetväli liigutab laetud osakest. Jõu valem tuletatakse ampere’i seaduse valemist , kasutatades voolutugevuse definitsioonvalemit. Ühele osakesele mõjub jõud FL=F/N=Bq0vsinα. Lorentzi jõu suund määratakse vasaku käe reegliga. Kui vasaku käe väljasirutatud sõrmed näitavad positiivselt laetud osakese liikumise suunda ja magnetvälja jõujooned tulevad peopessa, siis väljasirutatud pöial näitab osakesele mõjuva Lorentzi jõu suunda.
Lorentzi jõu mõjul muutub ainult osakese kiiruse suund.
ELEKTROMAGNETILINE INDUKTSIOON . LENZI REEGEL.
Magnetvoog φ näitab, millisel määral läbivad magnetvälja jõujooned vaadeldavat pinda selle pinna suuruse ja asendi tõttu magnetväljas. Magnetvooks φ läbi pinna S nim suurust, mis on võrdne magnetilise induktsiooni vektori B arvväärtusega pindala S ja vektorite
ning
vahelise nurga cosβ korrutisega. Φ= Bscosβ. Elektromagnetiliseks induktsiooniks nim nähtust, kus suletud juhtivas kontuuris tekib induktsioonvool magnetvoo muutumise kontuuri asukohas . JOONIS8. Elektromagneetilise induktsiooni nähtuse avastas 1831 .a Faraday. Magneti põhjapooluse lähendamisel tekib juhtme keerus vool, mille magnetväli on vastassuunaline B vektoriga. Joonisel seega
üles, see on ka kontuuri normaal suund. Vastavalt kruvi reeglile saame voolu suuna. Kruvi liikumisesuund ühtib normaali suunaga, kruvi pea pöörlemisesuund näitab voolu suunda.
Lenzi reedel. Induktsioonivool on suunatud nii, et tema magnetväli takistab induktsioonvoolu esile kutsuva magnetvälja muutumist. Katsed näitavad, et induktsioonvoolu tugevus on võrdeline magnetvoo muutumise kiirusega. Vastavalt oomi seadusele elektromotoorjõud on võrdeline voolutugevusega. ε i= |Δ φ/Δt|- Faraday elektromagnetilise induktsiooni seadus. Induktsiooni elektromotoorjõud on võrdeline magnetvoo muutumise kiirusega.
ENDAINDUKTSIOON. INDUKTIIVSUS . POOLI MAGNETVÄLJA ENERGIA. Endainduktsiooni nähtuseks nim elektromagnetilise induktsiooni alaliiki , mille korral magnetvoo muutus on põhjustatud voolu muutusest vaadeldavas juhis endas. Vooluringi sulgemisel ei saavuta voolutugevus hetkeliselt oma maxväärtust, sest magnetväli muutub juhtme ümber ja sp tekib juhtmes peale vooluallika tekitatud elektromotoorjõu ε veel endainduktsiooni elektromotoorjõud εe. See εe tekitab voolu, mis vooluringi sulgemisel on vasdtassuunaline vooluallika poolt tekitatud vooluga. Sel juhul endainduktsioon takistav voolutugevuse kasvu. Vooluringi katkestamisel võib katkesti kontaktide vahel tekkida pinge, mis ületab tunduvalt vooluallika elektromotoorjõu ja me näeme sädet. Põhjuseks on, et magnetvälja muutumine toimub katkestamisel väga kiiresti ε e= |Δ φ/Δt|- Juhi induktiivsus L näitab, kui suur endainduktsiooni elektromotoorjõud tekib selles juhis voolu ühikulisel muutumisel ajaühiku jooksul. kiiresti ε e= L |Δ φ/Δt|- Henry seadus. Induktiivsus L sõltub juhi mõõtmetest ja kujust ning ümbritseva keskkonna magnetilistest omadustest. Juhtme induktiivsus on võrdne 1H, kui voolutugevuse muutumisel 1A võrra sekundis tekib temas endainduktsiooni elektromotoorjõud 1V. Eriti suur induktiivsus on poolidel. Vooluga pooli energiat võib nim magnetvälja energiaks. Wm=LI2/2 – pooli magnetvälja energia.