Elektrostaatika aluseks on Coulombi seadus, millele 19. sajandi esimesel poolel lisandus vajalik matemaatiline teooria. 2 Coulombi seadus? Coulombi(kulooni) seadus ehk elektrostaatilise vastasmõju kvantitatiivne seadus on füüsika seadus, mis ütleb, et kaks punktlaengut q1 ja q2 mõjutavad teineteist jõuga Fe , mille moodul on võrdeline nende laengute absoluutväärtuste korrutisega ja pöördvõrdeline nendevahelise kauguse ruuduga. 3 Mis on punktlaeng?Punktlaeng on ideaalne objekt (idealiseeritud mudel) elektriliselt laetud keha, millel puuduvad mõõtmed. Punktlaengu mõiste abil lihtsustatakse elektrinähtuste uurimist tavaliselt juhtudel, kui keha või osakese mõõtmed on tühised võrreldes tema kaugusega teistest elektrilaengut omavatest kehadest või osakestest. Neil juhtudel võib mõõtmed arvestamata jätta. Samuti kasutatakse punktmassi mõistet teoreetilistes mudelites ja harjutusülesannetest.
Elektromagnetism 6. Elektriväli Märksõnad: elektrilaeng, laengu jäävuse seadus, punktlaeng, Coulomb'i seadus, elektrivälja tugevus, töö elektriväljas, pinge, elektrimahtuvus, plaatkondensaator. Oskused: ülesannete lahendamine laengu jäävuse seaduse, Coulomb'i seaduse, elektrivälja tugevuse ja töö kohta elektriväljas. kus k elektriline konstant, q elektrilaeng, F jõud, r kaugus kahe laengu vahel, E elektrivälja tugevus, A töö, l nihe, potentsiaalide vahe, U pinge kondensaatori
Coulombi seadus-2 punktlaengut mõjutavad 11 jõuga, mis on võrdeline nende langute korrutisega ja pöördvõrdeline nende kauguse ruuduga.F= (N),k-9* , -aine dielektriline läbitavus.Punktlaeng-keha, mille mõõtmeid ei arvestata ja selle keha kogu laengut vaadeldakse koonduduna ühte punkti.Pl võib vaadelda keha kui keha mõõtmed on tunduvalt väiksemad kehade vahelisest kaugusest.NB. -8,85* F/m(elektrikonstant)Aine dielektriline läbitavus-näitab mitu korda on elektrilaengule mõjuv jõud dielektrikus nõrgem kui vaakumis. = /F ( laengule mõjuv jõud vaakumis,F-laengule mõjuv jõud aines)Elektriväli-elektrilaengute vahelise mõju vahendaja
1) mõisted Elektrilaeng- mingit keha iseloomustav füüsikaline suurus. Laeng näitab, kui tugevasti keha osaleb elektromagnetilises vastastikmõjus. Elementaarlaeng- vähima võimaliku laengu väärtus Elektrostaatika- tegeleb paigalseisvate laetud kehade vastastikmõju uurimisega Punktlaeng- selline keha, mille mõõtmeid ei arvestata ja elektrilaeng loetakse koondunuks ühte punkti Väli- välja mõiste kätkeb(sisaldab endas) jõu tekkimise võimalikkust Elektrostaatiline väli- Väli, mille tekitab paigalseisev elektrilaeng Ekvipotentsiaalpind- ühesugust elektrilist potentsiaali omavate väljapunktide kogum 2) laengu jäävuse seadus- elektriliselt isoleeritud süsteemi kogulaeng on jääv
Elektrostaatika-tegeleb paigalseisvate laetud kehade vastastikmõju uurimisega. Coulomb`i seadus-kaks punktlaengut(q ,q ) mõjutavad teineteist jõuga, mis on võrdeline nende laengute korrutisega ja pöördvõrdeline laengutevahelise kauguse ruuduga: Punktlaenguteks nim laetud kehi, mille mõõtmed võib jätta arvestamata, võrreldes nende vahekaugustega. Tõukejõudu loetakse posit., tõmbejõudu negat. Dielektriline läbitavus-füüs. suurus, mis näitab mitu korda on elektriline jõud vaakumis suurem jõust antud aines.Tähis- valem- Väli-on ideaalsuse vorm, mille vahendusel üks keha mõjutab teist. Välja olemasolu näitab jõu tekkimisse võimalikkust. Elektriväli-elektriliselt laetud keha poolt tekitatud väli. Aine & väli on mateeria vormid. Nende ühised jooned: 1.võivad teineteist muundada. 2.on olemas vähimad proportsioonid(ainel-algosakesed,väli-kvandid) Nende erinevused: 1.erinevad aineosakesed ei saa olla samas ruumipunktis, väljad saavad. 2.ai...
elektrostaatika- tegeleb paigalseisvate laetud kehade vastastikmõju uurimisega. punktlaeng- laetud keha, mille kehad on tühised võrreldes kehade vahe kaugusega. Coulombi seadus- kahe laengu vahel mõjuv jõud on võrdeline kummagi laengu korrutisega ja pöördvõrdeline kehade vahekaugusega. F=k*q1*q2/r2elektrivälja tugevus- näitab, kui suur jõud mõjub selles väljas ühikulise positiivse laenguga kehale.E=F/q. elektrostaatiline väli- mateeria vorm, mis vahendab teineteiste suhtes paigal seisvate laengute vastastikmõju. potentsiaalne
suhteliselt kergesti vabadeks muuta. Elektriväli- ümbritsed laetud keha ja tekitab kehade vahelist vastasmõju, Kätkeb endas jõu tekkimise võimalust. Elektrivälja tugevus näitab, kui suur jõud mõjub selles väljas ühikulise positiivse laenguga kehale. ( ühik: njuuton kuloni koht) elektriväljatugevus on füüsikaline suurus, mis võrdub antud väljapunkti asetatud punktlaengule mõjuva jõu ja selle laengu suhtega Punktlaeng- positiivse punktlaengu välitugevus on positiivne ja negatiivsel punktlaengul negatiivne Punktlaengu elektrivälja tugevus sõltub ( kuidas/ välja muutusest) 1. Laengu suurusest q 2. Laengu kaugusest r 3. Keskkonna dielektrilisest läbitavusest Elektrostaatika uurimisvaldkond- laetud kehade vastastikmõju uurimine Laeng- näitab, kui tugevasti keha osaleb elektromagnetilises vastastikmõjus.
1.Elektrivälja töö arvutusvalemid: A=F × s × cos µ A= E × q × d (ainult homogeenses elektriväljas!) 2.Potentsiaalse välja tunnused: 1)Suurus sõltub nullnivoo valikust 2)Elektrivälja jõudude poolt tehtud töö ei sõltu keha trajektoori kujust vaid laengu alg ja lõppasukohast. Nullnivoo valikud: I elektrotehnikas valitakse tavaliselt maapind II elektroonikas on nullnivooks katoodipind (miinusklemm) III teoreetilises füüsikas on lõpmatus Homogeense elektrivälja mingi punkti energiat arvutatakse valemist: Wp= E × q × d d= anted punkti kaugus nullnivoost 3.Mida näitab elektrivälja punkti potentsiaal? Tema tähis ja ühik (defineerida): Elektrivälja mingi punkti potentsiaal (fii) näitab elektrivälja selles punktis asuva +1C suuruse laengu potentsiaalset energiat. 4.Kuidas arvutatakse punktlaengu elektrivälja potentsiaali? = Wp / q ühik[]=1 J / C = 1 V Üks volt on sellise punkti potentsiaal, milles ühe kuloni suurusel laengul on ...
Elektrostaatika tegeleb paigalseisvate laetud kehade vastastikmõju Elektrostaatika tegeleb paigalseisvate laetud kehade vastastikmõju uurimisega; põhiseadus määrab ära kahe laetud keha vahelise jõu suuruse. F ~ uurimisega; põhiseadus määrab ära kahe laetud keha vahelise jõu suuruse. F ~ Elektrostaatika tegeleb paigalseisvate laetud kehade vastastikmõju q. q - punktlaeng laetud keha, mille mõõtmed võib jätta arvestamata, q. q - punktlaeng laetud keha, mille mõõtmed võib jätta arvestamata, uurimisega; põhiseadus määrab ära kahe laetud keha vahelise jõu suuruse. F ~ mõõtühi 1C(kulon). Coulombi seadus Kaks punktlaengut mõjutavad teineteist mõõtühi 1C(kulon). Coulombi seadus Kaks punktlaengut mõjutavad teineteist q. q - punktlaeng laetud keha, mille mõõtmed võib jätta arvestamata,
1. COULOMBI SEADUS Ühe märgilised kehad tõukuvad teineteisest eemale, erimärgilised aga tõmbuvad. Punktlaenguks nim laetud keha, mille mõõtmed võib jätta arvestamata, võrreldes tema kaugusega teistest elektrilaenguid kandvatest kehadest. Jõud, millega üks punktlaeng mõjutab teist, on võrdeline mõlema laengu suurusega ja pöördvõrdeline laengute vahekauguse ruuduga. q1 q 2 Jõu siht ühtib laenguid läbiva sirge sihiga. Coulombi seadus : f k k-võrdetegur, q1,q2- vastastikuses mõjutuses 2
(metallid, kraanivesi). Dielekter ehk isolaator ehk mittejuht. Väga vähe laengukandjaid. (kummid, plastikud, õhk, klaas). Pooljuhid on juhtide ja dielektrite vahepealsed ained. Vabade laengukandjate arv sõltub tugevalt temperatuurist. (germaanium, räni). 8. Voolutugevus I näitab , kui suur laeng läbib juhi ristlõiget ajaühikus. q 1C I = 1A = t 1s I voolutugevus, q juhuristlõiget läbiva laengu suurus, t selleks kulunud aeg 9. Punktlaeng on selline laetud keha, mille mõõtmed on tühised võrreldes kehade vahelise kaugusega. 10. Coulomb'i seadus: kaks punktlaengut mõjutavad teineteist jõuga, mis on võrdeline nende laengute korrutisega ja pöördvõrdeline laengutevahelise kauguse ruuduga. q1 q 2 m2 N Fo = k k = 9 *10 9 (vastuse ühik on N) r2 C2 q1 üks punktlaeng q2 teine punktlaeng r kaugus k konstant Fo jõud 11
Elektriväli Magnetväli Keha omadus on elektrilaeng. Tähis – Q Keha omadus on voolutugevus. Tähis I, või q, ühik kulon (1C) ühik amper korda meeter (1A*m) Põhiseadus on Coulumb’i* seadus Põhiseadus on Ampere’i* seadus Välja kirjeldab elektrivälja tugevus (E- Välja kirjeldab magnetinduktsioon (B- vektor)* vektor)* Punktlaeng* Sirgvool* Võrdetegur* Võrdetegur* Elektrikonstant on Magnetkonstant on homogeense homogeense (ühtlase) välja võrdetegur (ühtlase) välja võrdetegur (jõujooned (jõujooned paralleelsed). paralleelsed). Aine omadusi kirjeldab aine dielektriline Aine omadusi kirjeldab aine magnetiline läbitavus läbitavus
-Elektriliselt isoleeritud süsteemi kogu laeng on jääv.Täienda 6. Juhid, pooljuhid ja dielektrikud. - Juhid-palju vabasid laengukadjaid, neid saab elektriliste jõudude abil liikuma panna. Pooljuhid-On olemas laengukandjad, kuid nad ei ole vabad, neid saab muuta soojendades. Dielektrikud-Aine vabad laengukandjad puuduvad 7. Elektrivool. Voolutugevus. Elektrivool- laengukandjate suunatud liikumine Voolutugevus-Laenguosakeste kiirus ühik-A(amper) I=q/t 8. Coulomb i seadus. Punktlaeng. Coulomb i seadus-Kirjeldab kahe laetud keha vahel olevaid jõudusid. Laetud kehade vahel mõjuv jõud on võrdeline laengute korrutisega ja pöördvõrdeline laengute vahekauguste ruuduga. 9. Punktlaeng. Punktlaeng- Selline laetud keha, mille mõõtmed ei ole olulised. 10. Elektri- ja magnetväli. Homogeenne väli. Pöörisväli. Elektriväli- Seisvaid laetud kehasid ümbritsev väli Magnetväli- Tekib laetud kehade liikumisel
k=1/(4o), kus suurust o=1/(49*109)=8,85*10-12 C2/Nm2 nim elektriliseks konstandiks k=1/(4o) vaakumis; k/=1/(4o) keskkonnas Elektrilaengu ühikuks SI-s on 1C (kulon) 1 kulon on laeng, mis läbib 1s juhi ristlõiget, kui voolutugevus juhis on 1A 3. ELEKTRIVÄLI -materiaalne st ta eksisteerib sõltumata meist ja meie teadmistest temast Elektrivälja iseloomustatakse füüsikalise suuruse elektrivälja tugevuse abil Punktlaeng on laetud keha, mille mõõtmeid antud tingimustes ei tule arvestada. 4. TÖÖ ELEKTRIVÄLJAS. (A) ei sõltu laengu liikumise trajektoori kujust, vaid ainult algus- ja lõpp-punkti kauguste vahest mõõdetuna piki jõujoont. Leiame homogeense elektrivälja töö, laengu q liikumise temas asendist 1 asendisse 2 mööda jõujoont Töö põhivalem A=Fs*cos A=qEs ( punktlaeng *elektriväljatugevus* pikkus) Väli teeb tööd vaid laengu liikumisel E sihis
-Elektriliselt isoleeritud süsteemi kogulaeng on jääv 6. Juhid, pooljuhid ja dielektrikud. - Juhid-palju vabasid laengukadjaid, neid saab elektriliste jõudude abil liikuma panna. Pooljuhid-On olemas laengukandjad, kuid nad ei ole vabad, neid saab muuta soojendades. Dielektrikud-Ainel vabad laengukandjad puuduvad 7. Elektrivool. Voolutugevus. Elektrivool- laengukandjate suunatud liikumine Voolutugevus- Laenguosakeste kiirus ühik-A(amper) I=q/t 8. Coulomb'i seadus. Punktlaeng. Coulomb'i seadus- Kirjeldab kahe laetud keha vahel olevaid jõudusid. Laetud kehade vahel mõjuv jõud on võrdeline laengute korrutisega ja pöördvõrdeline laengute vahekauguste ruuduga. 9. Punktlaeng. Punktlaeng- Selline laetud keha, mille mõõtmed ei ole olulised. 10. Elektri- ja magnetväli. Homogeenne väli. Pöörisväli. Elektriväli- Seisvaid laetud kehasid ümbritsev väli Magnetväli- Tekib laetud kehade liikumisel
q i = const ehk qi = q1 + q 2 + q3 + q n Tähis: q Laengu ühik: 1 C ( üks kulon) q=I*t >>> 1c=1A*1s q I = I voolutugevus amprites t aeg sekundites t 1 kulon on selline laeng, mis läbib juhi ristlõiget ühe sekundi jooksul, kui voolutugevus juhis on üks amper . Elementaarilaeng (tähis- e ) väikseim looduses esinev laeng e =1,6 * 10 -19 q=N*e N- elementaarlaengute arv Vähem kui ühe elementaar laenguga keha laengut ei ole võimalik mõõta. Punktlaeng selline laetud keha mille mõõtmetega võib mitte arvestada. Columbi'i seadus: Kaks punktlaengut mõjutavad teineteist jõuga, mis on võrdeline nende kehade laengute korrutisega ja pöördvõrdeline nende kehade vahelise kaugusega. q1 * q2 F= k r k = 9,0 * 10 9 k näitab jõudu njuutonits, millega mõjutavad teineteist kaks ühe kulonilise laenguga punktlaengut ühe meetrilise distantsi pealt.
Pinge ehk elektriline pinge on fsikas ja elektrotehnikas kasutatav fsikaline suurus, mis iseloomustab kahe punkti vahelist elektivlja tugevuse erinevust ning mrab ra kui palju td tuleb teha laengu mberpaigutamiseks hest punktist teise. Pinge miste vttis 1776. aastal kasutusele inglise fsik Henry Cavendish, kes uuris elekri nhtusi ja elektrilaengute jagunemist. Elektrivlja kahe punkti vaheliseks pingeks, thisega U, nimetatakse suhet, kus q on mingi positiivne punktlaeng ja A on t, mille elektrivli teeb selle laengu mberpaigutamiseks hest elektrivlja punktist teise. Seega on elektriline pinge skalaarsuurus. Pinge hikuks SI-ssteemis on volt. ks volt (thistatakse V) on selline pinge, mille puhul 1 kuloni suuruse laengu mberpaigutamisel teeb elektrivli td 1 daul. Elektrivlja kahe mdetava punkti vaheline pinge langeb enamasti kokku nende punktide potentsiaalide vahega, kuid ei vrdu ssteemi alguses ja lpus mdetava pingega.
11. Elektrivool ja voolutugevus. Voolu suund.- Elektrivool on elektronide või ioonide suunatud liikumine. Voolutugevus (tähis I) on füüsikaline suurus, mis kirjeldab ajaühikus elektrijuhi ristlõiget läbinud elektrilaengu hulka. 12. Aku mahutavus ning sellega seotud ülesanded. 13. Coulomb'i seadus. Punktlaengud. Ülesanded. Coulombi seadus-2 punktlaengut mõjutavad üksteist jõuga, mis on võrdeline nende langute korrutisega ja pöördvõrdeline nende kauguse ruuduga. Punktlaeng on elektriliselt laetud keha, millel puuduvad mõõtmed. 14. Gravitatsioonilise ning elektrostaatilise vastastikmõju võrdlus. Gravitatsiooniline vastastikmõju on võrreldes teiste vastastikmõjudega suhteliselt nõrk. Ülejäänud fundamentaalsed vastastikmõjud on tugev vastastikmõju, nõrk vastastikmõju ning elektromagnetiline vastastikmõju. Gravitatsioon on neist nõrgim.
kas keha kaotab võu saab juurde vabu elektrone. Laengu liigid: posit.(prootonid) negat.(elektronid) Negatiivseks loetakse seda kea, millel on elektronide ülekaal, võrreldes prootonitega. Positiivseks, millel on elektronide puudujääk. Elektrilaengu tähendused: näitab, kui tugevasti keha osaleb elektromagnetilises vastastikmõjus, laetud leha, füüsikaline suurus. Laeng Q, 1C. Elementaarlaeng e on vähim laeng looduses, prootoni ja elektroni laengud on elementaarsed. Punktlaeng laetud keha, mille mõõtmed on tühiselt väikesed võrreldes nende vahekaugusega. Jäävuse seadus: elektriliselt isoleeritud süsteemi kogulaeng on alati jääv suurus. Laengukandjate suunatud liikumist nim. Elektrivooluks. e 1.6 *10 19 C.
2punkti vaheline pinge näitab, kui suurt tööd teeb elektriväli +1C laenguga keha viimisel ühest punktist teise. ' punktlaeng pot. energia elektriväljas võrdub tööga ( Wp = A = q x E x s ) pot. energia sõltub 0-taseme valikust Kon on seade, millega saab koguda suuri laenguid. See koosneb 2 kohakuti olevast kattest, mille vahel on õhuke dielektrikust kiht. Tähis C on kehade süsteem, mis on loodud mingi kindla mahtuvuse saamiseks .e.välja punkti pot.sõltub a) välja tekitava laengu suurusest võrdeliselt ja pöördvõrdeliselt punkti kaugusest välja tekitavast laengust
1. Elektrostaatiliseks väljaks nimetatakse antud taustsüsteemis seisvate laenguga kehade elektrivälja. 2. Elektrivälja antud punkti väljatugevuseks nimetatakse füüsikalist suurust, mis võrdub sellesse punkti asetatud proovilaengule mõjuva jõu ja selle laengu suhtega. E=F/q , kus F-Elektrijõud (N); q-proovilaengu laeng(c); E-Elektrivälja tugevus antud väljapunktis(N/c) Kui välja tekitav punktlaeng on positiivne, siis tema elektrivälja tugevus on suunatud temast eemale. E=kq/Er(ruudus), kus q-punktlaengu laeng(c); E-punktlaengu elektrivälja tugevus kaugusel r punktlaengust(N/C) r-kaugus punktlaengust(m) 3. Kui ühes ja samas ruumi piirkonnas tekitavad elektrivälja mitu laetud keha, siis kõigi elektriväljade väljatugevused liituvad selles punktis vertikaalselt. E=E1+E2+E3 4
Elektromagnetism 6. Elektriväli Märksõnad: elektrilaeng, laengu jäävuse seadus, punktlaeng, Coulomb'i seadus, elektrivälja tugevus, töö elektriväljas, pinge, elektrimahtuvus, plaatkondensaator. Oskused: ülesannete lahendamine laengu jäävuse seaduse, Coulomb'i seaduse, elektrivälja tugevuse ja töö kohta elektriväljas. kus k elektriline konstant, q elektrilaeng, F jõud, r kaugus kahe laengu vahel, E elektrivälja tugevus, A töö, l nihe, potentsiaalide vahe, U pinge kondensaatori
q - laeng I - voolutugevus t aeg Üks kulon on tohutu suur laeng, kammi või klaaspulka elektriseerides saame laenguks üks mikrokulon (1µC=10-6) Elektrostaatika tegeleb paigalseisvate laetud kehade vastastikmõju uurimisega Coulomb'i seadus kahe laetud keha vahel mõjuv jõud on võrdeline kummagi keha laenguga ja põõrvõrdeline kehade vahekauguse ruuduga . ; k konstant Punktlaeng elaetud keha, mille mõõtmed on tühised võrreldes kehade vahekaukusega Dielektriline läbitavus füüsikaline suurus, mis näitab, mitu korda on elektriline jõud vaakumis suurem jõust antud aines dielektriline läbitavus( ühik puudub) F0 vaakumis mõjuv jõud 1N, F aines esinev jõud 1N Väli mateeria eriline vorm, mis vahendab aineoskeste vastastikust mõju ning omab energiat
70. Kaks punktlaengut paiknevad x-teljel. Esimene laeng suurusega +1.0 nC asub 2.0 cm kaugusel koordinaatide algusest, teine laeng suurusega 3.0 nC asub 4.0 cm kaugusel koordinaatide algusest. Milline on kolmandale, koordinaatide alguses asuvale laengule mõjuv jõud, kui laengu suurus on +5.0 nC? 71. Kui suur on elektrivälja tugevus 2.0 m kaugusel punktlaengust, mille suurus on 4.0 nC? 72. Punktlaeng suurusega 8.0 nC asub koordinaatide alguspunktis. Leida elektrivälja tugevuse vektor punktis, mille koordinaadid on x=1.2 m ja y=-1.6 m. Keskkonna mõju jätta arvestamata. 73. Prooton (laeng +1.602·10-19) liigub homogeenses elektriväljas, mille tugevus on1.5·107 N/C, piki välja jõujoontega paralleelset sirglõiku pikkusega 0.50 m. Leida
Elementaarlaeng Elementaarosakeste laeng. Kõige enam mõistetakse selle all elektroni laengut. Elektrilaengu jäävuse seadus Elektriliselt isoleeritud süsteemi summaarne laeng ei muutu. Coulomb'i seadus 2 punkti kujulist laetud keha mõjutavad vaakumis teineteist jõuga, mis on võrdeline nende laengute absoluut väärtuste korrutisega ja pöördvõrdeline laengute vahelise kauguse ruuduga. 1C (Kulon) on laeng, mis läbib 1 sek jooksul juhu ristlõiget kui juhis on voolutugevus 1 A. Punktlaeng laetud keha mille mõõtmed ei ole olulised antud tingimustes. Lähimõju ja kaugmõju teooriad Lähimõju teooria kohaselt mõjutavad laengud üksteist mingi vahelüli (niit,juht) kaudu, milles mõju kandub edasi ühest punktist teise. (faraday,maxwell) Kaugmõju teooria järgi toimub mõju edasikandumine vahetult läbi tühjuse. Coulomb,Ampere Elektriväli iga elektrilaengu ümber on alati tema elektriväli. Elektrivälja kaudu toimubki ühe laetud keha mõju teisele
Q laeng [C] Q Elektrivälja potentsiaal · Elektrivälja punkti potentsiaal on 1V, 1V kui laengu 1C toomiseks mingist punktist antud punkti tehakse tööd 1J · Laengust Q kaugusel r leitakse punkti potentsiaal valemiga Q = [V ] 4 a r Elektrivälja potentsiaal · Näide Positiivne punktlaeng Q = 2·10-8 C asub õhus. Leida elektrivälja potentsiaal punktis, mille kaugus laengust on r = 20 cm. Antud: Q = 2·10-8 C Q =1 r = 20 cm = 0,2m = [V ] Leida: 4 a r Elektrivälja potentsiaal Lahendus Q 2 10-88 4 9 109 = = = 900V 4 a r 4 1 0,, 2 V Vastus: elektrivälja l k i älj potentsiaal
b) kandub edasi lõpliku kiirusega, mis võrdub valguse kiirusega, (lk 43) c) edasikandumist ei toimu. 4. Kondensaatori mahtuvuse valemis C=q/U on q: (1p.) a) kondensaatori ühe katte laeng, (lk 64-65) b) mõlema katte laeng, c) kahe katte laengute summa. 5. Leidke vastavus. (16p.) a) idealiseeritud objekt b) füüsikaline nähtus c) füüsikaline suurus d) mõõtühiku nimetus e) mõõteriist 1) Elektrilaeng - c) füüsikaline suurus (lk 8) 2) Punktlaeng - a) idealiseeritud objekt (lk 21) 3) Proovilaeng - a) idealiseeritud objekt ( 4) Elementaarlaeng c) füüsikaline suurus (lk 10) 5) Kehade elektriseerimine - b) füüsikaline nähtus (lk 8) 6) Kuloniline jõud c) füüsikaline suurus 7) Kulon - d) mõõtühiku nimetus (lk 15) 8) Volt - d) mõõtühiku nimetus (lk 46) 9) Farad - d) mõõtühiku nimetus (lk 65) 10) Elektrimahtuvus - c) füüsikaline suurus (lk 63) 11) Elektrostaatiline väli c) füüsikaline suurus
Elektrivälja tugevuseks nim laengute mõjuva jõu ja laengu jagatist. E=F/q Elektrivälja tugevus näitab laengule 1C mõjuva jõu suurust. Elektrivälja tugevus 30N/C näitab, et 1C suurusele laengule mõjub jõud 30N. Elektrivälja näitlikuks kujutamiseks kasutatakse jõujooni: 1) mida suurem on jõujoonte tihedus seda tugevam on elektriväli. 2)jõujooned algavad ,,+" laengult ja lõpevad ,,-" laengul. 3)jõujoone ei lõiku. a)punktlaeng (kera) E=KQ/r2 b)laetud tasant. Laetud tasandit iseloomustab laetud pindtihedus. Potensiaalne energia suureneb kõrguse kasvades, väheneb kõrguse kahanedes. Nullnivoo valik vaba (tav. maapind). Grav.välja töö: ,,+" alla (keha kukub); ,,-" üles (keha tõuseb). Pos.laeng liigub välja jõudude mõjul jõujoonte suunas: elektriväli teeb pos. tööd; pot. Energia väheneb. Neg.laeng jõujoonte vastassuunas: elektriväli teeb pos.tööd; pot.en väheneb.
4. Elektrilaengu jäävuse seadus: elektriliselt isoleeritud süsteemis on summaarne laeng muutumatu. q1+q2+q3+...+qn=0 5. Coulombi seadus: kaks punkti kujulist laetud keha mõjutavad teineteist vaakumis jõuga, mis on võrdeline nende laengute abs. väärtuste korrutisega ja pöördvõrdeline nende laengute vahelise kaugusega. F=(k|q1||q2|)/R2 6. [1C] laeng, mis läbib juhi ristlõiget 1s jooksul, kui juhis on vool tugevusega 1A 7. Punktlaeng on laeng, millel puuduvad mõõtmed või laengut omava keha mõõtmed on nii tühised võrreldes tema kaugusega teistest elektrilaengut omavatest kehadest või osakestest 8. Lähimõju: laengud mõjutavad üksteist mingi vahelüli (niit, juht, varras) keskkonna kaudu, milles mõju kandub üle ühest punktist teise Kaugmõju: mõju edasikandumine toimub vahetult läbi tühjuse 9. Elektriväli: eriline mateeria vorm, mis eksisteerib sõtlumatult meist ja meie teadmistest tema kohta.
3. Elektrivool - vabade lanegukandjate suunatud liikumine elektrivälja mõjul. Voolutugevus - Voolutugevus näitab, kui suur laeng läbib ajaühikus juhi ristlõiget. I=q/t 4. Coulomb’i seadus - . Kahe laetud keha vahel mõjuv elektrijõud F on võrdeline kummagi keha e laenguga ja pöördvõrdeline kehade vahekauguse ruuduga, kus k on võrdetegur. Punktlaeng - laetud keha, mille mõõtmeid ei arvestata. 5. Tegur k - Tegur k võrdub arvuliselt jõuga, mis mõjub vaakumis kahe teineteisest 1 m kaugusel paikneva punktlaengu vahel. . 6. Magnetväli - laetud osakeste liikumisel tekkiv jõuväli. Magnetpoolused - põhja-ja lõunapoolus. Kohad, kus magneti mõju kõige tugevam. Keha tekitab seal tugeva magnetvälja.
kiirgusega jne), siis omandab ta vastupidise laengu. Kehas on alati täisarv elementaarlaenguid. q=+/-N*e Neutraalne aine Neutraalne aine on selline, kus kõigi laengute summa on 0. Voolujuhid, pooljuhid, dielektrikud Voolujuhid – laeng kandub hästi üle ühelt kehalt teisele Pooljuhid – teatud tingimustel kannavad (isolaatorid) Dielektrikud – ei juhi/ei kanna laenguid Anioon, katioon. Anioon – kaotanud elektroni, positiivne Katioon – saanud elektroni, negatiivne Punktlaeng Laetud keha, mille mõõtmed võib jätta arvestamata. Elektrivälja tugevus Elektrivälja tugevus näitab, kui suur jõud mõjub selles väljas ühikulise positiivse laenguga kehale. (Jagame proovikehale(teine laetud keha) mõjuva jõu ja sellele kehale mõjuva laenguga, saame elektrivälja tugevuse) E=F/q E-[1N/C] (vektoriaalne suurus) Jõujoon Jõujoon on kujuteldav joon, mis näitab välja kuju. Jõud mingis punktis on jõujoone suunaline. Mida tihedamalt on jooned, seda tugevam väli
Elektrostaatika tegeleb paigalseisvate laetud kehade vastastikmõjude uurimisega Coloumbi seadus:kaks punktmassi mõjutavad üksteist jõuga, mis on võrdeline nende laengute korrutisega ja pöödvõdeline laengute vahelise kauguse ruuduga F=K*q1*q2/r2 Punktlaeng-laetud kehad, mille mõõtmed on tühised võrreldes kehade vahe kaugusega K=arvuliselt jõuga, mis mõjub vaakumis kahe teineteisest ühe meetri kauguselt paikneva punktlaengu 1C vahel Epsilon0=8,85*10-12C2/N*m2 Füüsikalist suurust, mis näitab mitu korda on elektriline jõud vaakumis suurem jõust antud ainest nim aine dielektriliseks läbitavuseks Lähimõju teooria-selle järgi toimub vastastikmõju mingi vahendaja kaudu
Variant 3 1. Laengute vastastikune toime (Coulomb`i seadus)- jõud, millega üks punktlaeng mõjub teisele, on võrdeline mõlema laengu suurusega ja pöördvõrdeline laengute vahelise kauguse ruuduga. Ühenimeliste laengute korral on jõud positiivne(tõukuvad) ja erinimeliste laengute korral on jõud negatiivne(tõmbuvad). 2.Elektrivool- Asetades elektrijuhi elektrivälja hakkab juhis olevatele vabadele laengutele mõjuma elektriline jõud f = q E .See tekitab laengute korrapärase liikumise välja sihis (positiivsed välja suunas, negatiivsed vastassuunas. Seda nim
Elektrivälja tugevus. ❖ Leia elektrivälja tugevus, kui laengule 40 nC mõjub jõud 8 µC. 40nC = 40x10-9 E = F:q -6 8 µC = 8x10 Valemis q on punktlaeng ja F on punktlaengule mõjuv jõud. Seega E = 8x10-6 / 40x10-9 = 200N/C ❖ Kui suur on punktlaengu 2 µC tekitatud elektriväljatugevus 0,2 m kaugusel sellest laengust? k = 9x109 Nm2/C2 q1 = 2x10-6 E1=k(q1/r2) r = 0,2 m Lahendus: E1=9x109 x (2x10-6/0,22) E1= 450000 = 4,5x10-5 Ptk Voolu magnetväli. ❖ Millise nähtuse avastas H. C. Oersted? Mille poolest oli tema avastus oluline?
on üks amper, siis läbib ühe tunni jooksul juhiristlõiget laeng üks amper-tund (1A*H) 1A*h=1A*3600S=3600C. COULOMB'i SEADUS *Kaks punktlaengut mõjutavad teineteist jõuga, mis on võrdeline nende laengute korrutisega ja pöördvõrdeline nendevahelise kauguseruuduga. VALEM : F=k|q1||q2/ r2 ( F jõud(N) ; k 9*109 (N*m2/c2) ; q1 - I keha laeng(C) ; q2 II keha laeng (C) ; r2 kehadevaheline kaugus (m) ; aine dielektriline läbitavus(-) ; 1(vaakumis) *Punktlaeng on keha, mille mõõtmeid ei arvestata ja selle keha laengut vaadeldakse koondunult ühte punkti. Sarnane mõiste on punktmass. *Keha võib vaadelda punktlaenguna siis, kui kehadevahelised kaugused on tunduvalt suuremad kehade mõõtmetest. *Newton'i seadus on sarnane Coulombi seadusega. AINE DIELEKTRILINE LÄBITAVUS ...näitab, et mitu korda on kahe laenguvaheline mõjujõud antud aines nõrgem, kui vaakumis. ÜL.1. Mobiiltelefoni akule on kirjutatud ,,1200 mA*h". Leida keskmine voolutugevus
8.Coloumbi seadus Coulombi(kulooni) seadus ehk elektrostaatilise vastasmõju kvantitatiivne seadus on füüsika seadus, mis ütleb, et kaks punktlaengut q1 ja q2 mõjutavad teineteist jõuga Fe , mille moodul on võrdeline nende laengute absoluutväärtuste korrutisega ja pöördvõrdeline nendevahelise kauguse ruuduga. . Võrdetegur k väärtus antud avaldises on . Seaduse avastas Prantsuse füüsik Charles Coulomb 1785. aastal. 9. Punktlaeng Punktlaeng on ideaalne objekt (idealiseeritud mudel) elektriliselt laetud keha, millel puuduvad mõõtmed. Punktlaengu mõiste abil lihtsustatakse elektrinähtuste uurimist tavaliselt juhtudel, kui keha või osakese mõõtmed on tühised võrreldes tema kaugusega teistest elektrilaengut omavatest kehadest või osakestest. Neil juhtudel võib mõõtmed arvestamata jätta. Samuti kasutatakse punktmassi mõistet teoreetilistes mudelites ja harjutusülesannetest. 10. Elektriväli
F= k Elektrivälja mingi punkti potentsiaal näitab sellesse punkti asetatud ühiklaengu pot. energiat. f=Ep/q. Ep pot.energia(J) q-laeng(c) f- q1q2/E r2. F-jõud(N) k= 9x109 Nxm2/C2 q- I keha laeng(c) E- aine dielektriline läbitavus (-) r-kehade vaheline kaugus (m) NB! Vaakumi korral epsilon võrdub potensiaal(v-volt). Ekvipotensiaalpind on selline mind mille iga punkti potentsiaal on samasugune/ekvalentne. NB! ekvipotensiaali pinnad ja E=1. Punktlaeng on keha mille mõõtmeid ei arvestata ja keha laengut vaadeldakse koonduna ühte punkti. NB! Keha võib punktlaenguks siis kui kehade vahelised kaugused on tunduvalt suuremad kehamõõtmetest. Kuloni seadus on õige ka ühtlaselt laetud kerade korral. Sel juhul tähendab r-kehade kespunktide elektrivälja jõujooned on omavahel alati risti. A=F*s*cosa. Juht elektriväljas, pinge näitab elektriliste jõudude poolt ühik laengu vahelist kaugust
ELEKTRIÕPETUS Elektrivool- vabade laengukandjate suunatud liikumine Laeng- näitab, kui tugevasti keha osaleb elektromagnetilises töös Punktlaeng- selline keha, mille mõõtmeid ei arvestata ja elektrilaeng loetakse koondunuks ühte punkti Aine dielektriline läbitavus- näitab, kui mitu korda on jõud vaakumis suurem antud aines E=Fo/F Välja mõiste- kätkeb endas jõu tekkimise võimalikkust Eritüübilised väljad- üksteist ei sega ega mõjuta. Mateeria võib olla kahel moel, ainena või väljana Elektrostaatiline väli- väli, mille tekitab paigalseisev elektrilaeng
ELEKTRIÕPETUS Elektrivool- vabade laengukandjate suunatud liikumine Laeng- näitab, kui tugevasti keha osaleb elektromagnetilises töös Punktlaeng- selline keha, mille mõõtmeid ei arvestata ja elektrilaeng loetakse koondunuks ühte punkti Aine dielektriline läbitavus- näitab, kui mitu korda on jõud vaakumis suurem antud aines E=Fo/F Välja mõiste- kätkeb endas jõu tekkimise võimalikkust Eritüübilised väljad- üksteist ei sega ega mõjuta. Mateeria võib olla kahel moel, ainena või väljana Elektrostaatiline väli- väli, mille tekitab paigalseisev elektrilaeng
Homogeense elektrivälja ekvipotentsiaal-pinnad on · jõujoontega Siit järeldub, et ekvipotentsiaalpinda ristuvad tasandid mööda liikuvale laengule mõjuv jõud Fe on risti kiirus-vektoriga. · Järelikult on elektrivälja jõujooned ekvipotentsiaalpinnaga risti. 22.11.12 15:01 (C) V. Kalling 30 Pinge · Elektrivälja kahe punkti vaheliseks pingeks U nimetatakse suhet kus q on mingi positiivne punktlaeng ja A töö, mille elektriväli teeb selle laengu ümberpaigutamiseks ühest väljapunktist teise. 22.11.12 15:01 (C) V. Kalling 31 Pinge 1 · Siit järeldub, et laengu q ümberpaigutamisel ühest väljapunktist teise teeb elektriväli töö: A = qU · Elektrostaatilises väljas võrdub kahe punkti vaheline pinge nende punktide potentsiaalide vahega: U12=1-2 22.11.12 15:01 (C) V. Kalling 32
öaetud kehad tõukuvad, erinimelised tõmbuvad. · Elektrilaengu jäävuse seadus-elektriliselt isoleeritud süsteemi sumaarne laeng ei muutu. q1+q2+q3+...+qn=0 q-süsteemis olevate kehade laengud[1C] · Elektriliselt isoleeritud süsteemiks nimetatakse sellist süsteemi läbi mille ei saa kulgeda elektrivool. · 1 C on niisugune laeng mis läbib ühes sekundis juhi ristlõiget kui voolutugevus juhis on 1amper. · Punktlaeng on selline laetud keha mille mõõtmed antud tingimustes ei ole olulised.. · Lähimõju teooria kohaselt mõjutavad laengud teineteist mingi vahelüli(niit, juht, varras) kaudu. Üldisemas mõttes aga keskkonna kaudu milles mõju kandub edasi ühest punktist teise. · Kaugmõju teooria kohaselt toimub mõju edasi kandumine vahetult läbi tühjuse. · Elektrivälja tugevus antud välja punktis võrdub sellesse välja punkti asetatud laengule mõjuva jõu ja selle laengu suhtega.
Sõltub: *laengute suurusest *kaugusest *keskkonnast (vaakumis suurim) Coulumbi seadus- kaks punktlaengut mõjutavad teineteist jõuga, mis on võrdeline nende laengute korrutisega ja pöördvõrdeline laengutevahelise kauguse ruuduga keskkond alati nõrgendab elektrijõudu, Jõud on suunatud piki laenguid ühendavat sirget ja sõltub ainest, milles laengud asuvad. Samanimelised tõukejõud, erinimelised tõmbejõud Punktlaeng- laetud keha, mille mõõtmeid võib mitte arvestada. Mõõtmed on tühiselt väikesed võrreldes vahekaugusega Aine dielektriline läbitavus- füüsikaline suurus, mis näitab, mitu korda on elektriline jõud vaakumis suurem jõust antud aines. Mida suurem on aine dielektriline läbitavus, seda väiksemad on elektrijõud aines Väli- vahendaja, mille kaudu 1 keha mõjutab teist Kaugmõju Lähimõju
III kursus. Elektromagnetism Elektriväli Elektrilaeng- füüsikaline suurus, mis näitab, kui tugevasti keha osaleb elektromagnetilistes vastastikmõjudes. Laengu jäävuse seadus- elektriliselt isoleeritud süsteemi kogulaeng on jääv. Punktlaeng-ideaalne objekt, elektriliselt laetud keha, millel puuduvad mõõtmed. Coulomb'i seadus-2 punktlaengut mõjutavad teineteist jõuga, mis on võrdeline nende laengute korrutisega ja pöördvõrdeline nendevahelise kauguse ruuduga, määrab ära arvväärtuse mitte suuruse. Elektrivälja tugevus- füüsikaline suurus, selleks nim. elektriväljas pos. laengule mõjuva jõu ja laengu suuruse suhet.
o eksisteerib vähim positiivne ja negatiivne laeng, mis on absoluutväärtuselt täpselt võrdsed elementaarlaeng; o elektrilaeng ei eksisteeri ilma laengukandjata; o kehtib elektrilaengu jäävuse seadus: isoleeritud süsteemis on elektrilaengute algebraline summa jääv; o elektrilaeng ei sõltu taustsüsteemist. Coulomb' i seadus: jõud, millega üks punktlaeng mõjub teisele, on võrdeline mõlema laengu suurusega ja pöördvõrdeline laengute vahekauguse ruuduga. Jõu siht ühtib laenguid läbiva sirge sihiga. 2. Elektrivälja tugevus. Elektrivälja tugevus on arvuliselt võrdne jõuga, mis mõjub antud punktis asuvale ühikulisele punktlaengule. Vektori E suund ühtib positiivsele laengule mõjuva jõu suunaga. Elektrivälja tugevus on positiivsele ühikproovilaengule antud väljapunktis mõjuv jõud. 3
O1. Variant 1. Laengute 2. Variant1. Elektrivälja vastastikune mõju, columbi tugevus- Laengud mõjustavad seadus - Jõud, millega üks üksteist elektrivälja punktlaeng mõjub teisele on vahendusel. Iga laeng muudab võrdeline mõlema laengu ümbritseva ruumi omadusi : suurusega ja pöördvõrdeline tekitab seal elektrivälja. laengute vahelise kauguse Elektrivälja iseloomustavat ruuduga. Ühenimeliste suurust E nim. elektrivälja laengute korral on jõud tugevuseks antud punktis. 2.
2) Kui suure jõuga mõjutab elektriväli tugevnedes 1N/C temas asuvadt punktlaengut 1*C V: Valemi E=F/q , kui E=1N/C a) q=1nC = 10`-9 C on F 10`-9 b) q= 1NC = 10`-6 on F 10`-6 jne järeldus sama tugevusega elektriväli mõjutab laengut seda suurema jõuga miad suurem välja paigutatud laeng · Kui suur on elektrivälja tugevus välja paigjutatud punktlangule 3*10`-9 C mõjub jõud 6*10`-6 N Andmed = 3*10`-9C 6*10´-6N Lahendus E=F/q E`= 6*10`-6/3*10`-9=2*10`3 N/C · Elektriväljas on punktlaeng 4yC Kui suure jõuga mõjutab elektriväli punktalengut Kuid väljatugevus on 200n/c E`= F/q F= E*q F= 2*10`2 N/q * 4*10`-6 `= 8*10`-4 N 5)Elektrivälja tekitab keha mille elektrilaeng on 4 nC kui suur on elektrivälja tuebus kehast 30 cm kaugusel kui keskonnaks on õhk? 6)Elektrivälja pontsiaal ja pinge Elektrivälja vaadeldava punkti pontstisaali tähis q ja mihi kahe vaadeldava punkti potentsiaalide
mittepööratavad protsessid. Reaalne soojusmasin. Ringprotsessid reaalsetes soojusmasinates (erinevad konkreetsed näited). Reaalsete soojusmasinate kasutegurid. Külmuti ja soojuspump. Entroopia. Entroopiaprintsiibi rakendused igapäevaelus. Soojusmasinad ja keskkonnakaitse. Elektromagnetism (kokku 70h) Elektrostaatika. Kehade elektriseerumine. Elektrilaeng. Positiivne ja negatiivne laeng. Elementaarlaeng. Elektriliselt isoleeritud süsteem. Laengu jäävuse seadus. Laetud keha, punktlaeng. Coulomb'i seadus. Elektriväli. Elektrivälja tugevus. Elektrivälja superpositsiooni printsiip. Elektrivälja jõujooned. Homogeenne elektriväli. Juht elektriväljas. Varjestamine. Dielektrik elektriväljas. 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
q1 q2 F jõud (ühik: 1N) 9 F = k 2 k- võrdetegur (k=910 Nm2/C2) r r laengutevahelinekaugus (ühik: 1m) q laeng (ühik: 1C) Elektrivälja tugevus füüsikaline suurus, mis näitab, kui suur jõud mõjub selles väljas ühikulise positiivse laenguga kehale. F E elektrivälja tugevus (ühik: 1N/C ehk 1V/m) E= q F jõud (ühik: 1F) q laeng (ühik: 1C) Punktlaeng Q tekitab endast kaugusel r väljatugevuse: Q E =k r2 Elektrivälja tugevus on vektoriaalne suurus ja teda võib lühidalt nimetada E-vektoriks. E-vektor on alati suunatud positiivselt laetud kehast eemale ja negatiivselt laetud keha poole. Kehtib superpositsiooniprintsiip (liitumise põhimõte): laetud kehade süsteemi väljatugevuse leidmiseks tuleb üksikute kehade E-vektorid liita. Töö elektriväljas Pinge elektrivälja kahe punkti potentsiaalide vahe
2) Kui suure jõuga mõjutab elektriväli tugevnedes 1N/C temas asuvadt punktlaengut 1*C V: Valemi E=F/q , kui E=1N/C a) q=1nC = 10`-9 C on F 10`-9 b) q= 1NC = 10`-6 on F 10`-6 jne järeldus sama tugevusega elektriväli mõjutab laengut seda suurema jõuga miad suurem välja paigutatud laeng 3)Kui suur on elektrivälja tugevus välja paigjutatud punktlangule 3*10`-9 C mõjub jõud 6*10`-6 N Andmed = 3*10`-9C 6*10´-6N Lahendus E=F/q E`= 6*10`-6/3*10`-9=2*10`3 N/C 4)Elektriväljas on punktlaeng 4yC Kui suure jõuga mõjutab elektriväli punktalengut Kuid väljatugevus on 200n/c E`= F/q F= E*q F= 2*10`2 N/q * 4*10`-6 `= 8*10`-4 N 5)Elektrivälja tekitab keha mille elektrilaeng on 4 nC kui suur on elektrivälja tuebus kehast 30 cm kaugusel kui keskonnaks on õhk 6)Elektrivälja pontsiaal ja pinge Elektrivälja vaadeldava punkti pontstisaali tähis q ja mihi kahe vaadeldava punkti potentsiaalide
Tavaliselt -+ laneguid võrdselt ja keha on neutraalne. Kui mingil viisil aga luua kehas elementaarosakeste ülejääk, osutub keha laetuks. Elektrilaengud on mateeria primaarseks omaduseks, elementaarosakeste lahutamatuks osaks. Elektriliselt isoleeritud süsteemi (vool ei saa läbida seda piiravat pinda) summaarne laen ei saa muutuda so. Elektrilaengu jäävuse seadus. Vastavalt sellele jaotatakse kõik ained 3. Rühma – dielektrikud, juhid ja pooljuhid. Punktlaeng on laetud keha, mille mõõtmed võib jätta arvestamata, võrreldes tema kaugust teistest elektrilaenguid omavatest kehadest. Coulombi seadus: Jõud millega üks punktlaeng mõjub teisele on võrdeline mõlema laengu suurusega ja pöördvõrdeline laengute vahekauguse ruuduga. F=k*q1q2/r.astmes2. ++ ja -- tõukuvad. +ja- tõmbuvad. Elektrivälja tugevus: Laengud mõjutavad üksteist elektrivälja vahendusel. Iga laeng muudab ümbritseva ruumi omadusi. tekitab seal elektrivälja
annaabi.ee 
