1.2 Elektrivälja tugevus Elektrivälja tugevus mingis välja punktis võrdub antud punkti paigutatud laengule mõjuva jõu ja laengu suuruse suhtega. E= F 1N V =1 Q 1C m Kus: V E elektrivälja tugevus. Ühik 1 m Laengust Q kaugusel r avaldub väljatugevus valemiga: Q E= 4 a r 2 Kui väljapunkti kaugus suureneb kaks korda, siis väljatugevus väheneb neli korda. TPT Doris Toos NÄIDE 1-2: Mineraalõlis asuvast punktlaengust Q kaugusel r1 = 5cm on elektrivälja tugevus E1= 9kV/m. Leida elektrivälja tugevus kaugusel r2 = 10cm. Q E= Antud: 4 a r 2 Q = E1 4 a r12 = 2,2 r1 = 5cm = 5*10-2m E1= 9kV/m = 9000 V/m r2 = 10cm = 0,1m Leida:
Väljatugevus -Elektriväli ümbritseb iga laetud keha; ülesanne on kanda edasi elektrilist mõju; omab energiat, kuid ei ole tajutav. -Välja isel. suurus on elektrivälja tugevus: suurus, mis näitab ühiklaengule mõjuvat jõudu ehk iseloomustab väljas olevaid jõudusid. Valem/ühik: E=F/q;[E]=N/C=V/m -Väljatugevus on vektoriaalne suurus (laengutevaheline jõud on alati kindlasuunaline). -Mingi punkti väljatugevus on võrdeline väljatekitaja laenguga ja pöördvõrdeline kauguse ruuduga. Valem: Ea=k*q/r² -Jõujooned: mõttelised jooned, mille igas punktis on E-vektor suunatud piki selle joone puutujat. Potentsiaal -Igal väljal on energia, mis isel. võimet teha tööd. -Energia isel. kasutatakse mõistet potentsiaal: elektriväljas ühiklaengu potentsiaalne energia. Valem/ühik: φ =Ep/q;[φ ]=I/C=V(volt) Valem: φ =qEd/q=Ed
· mõjuulatus on lõplik · levib kiirusega 300 000 km/s · vahendab laengute vastastikmõju Elektrivälja graafiline kujutamine Elektrivälja jõujooned algavad positiivselt laengult ja lõppevad negatiivsel laengul või suunduvad lõpmatusse. Jõujoone puutuja näitab igas punktis elektrivälja tugevust. Elektriväljajooned on kujuteldavad jooned, neid reaalselt ei eksisteeri Superpositsiooniprintsiip Vektorite liitmise põhimõtte kohaselt võrdub laengute süsteemi väljatugevus üksikutest laengutest põhjustatud väljatugevuste vektoriaalse summaga. Elektrivälja vektori suuna määramine Positiivse punktlaengu väljatugevus on positiivne ja negatiivsel punktlaengul negatiivne. Elektrivälja jõujoon On mõtteline joon, mille igas punktis on elektrivälja vektor suunatud piki selle joone puutujat. Elektrivälja vektori suund määrab ära ka jõujoone suuna. On abivahend elektrivälja kirjeldamisel. Negatiivsele tulevad jooned sisse, positiivselt lähevad välja
Gaussi teoreem: elektrivälja tugevuse vektorvoog läbi kinnise pinna on võrdne selle pinna sees olevate laengute algebralise summaga, jagatud elektrilise konstandiga 0. Gaussi teoreem diferentsiaalse kujul: Vähendatakse ruumala kuni see muutub punktiks. Elektrostaatilisevälja divergents Divergents skalaarne funktsioon koordinaatidest Divergents näitab kuidas elektriväli muutub selle punkti läheduses. Mittehomogeenne väli ( väljatugevus ei ole kõigis punktides ühesugune) muutub iga telje suunas erinevalt. Iga välja punkt on laengu enda punktiks. Juhul kui div E on positiivne, siis nendes välja punktides asuvad välja allikad. Seal kus on negatiivne seal välja neelud. Vektori E jooned saavad alguse allikatest ja suubuvad neeludes. 4. Gaussi teoreemi rakendusi. · Ühtlaselt laetud lõputu tasandi väli. Vaatleme välja, mille tekitab konstantse pindtihedusega laetud lõputu tasand;
2 4,10 1,43 1,44 7,97 4 7,15 2,50 2,52 6,95 6 10,20 3,57 3,59 6,61 8 15,00 5,25 5,28 7,29 Tabel 3. Tasapind-tasapind elektroodid (dielektrik:paber) Õhutemperatuur t=24 oC Õhurõhk p=102100 Pa Lehe paksus d=0,09mm Õhu suhteline tihedus: ; 0,993 Sümbolite selgitused: E10 õhu väljatugevus (kV/mm); U10 õhu läbilöögipinge(kV); h elektroodide vahekaugused (mm); U11 läbilöögipinge (pinge, mille juures toimub dielektriku läbilöök), E11 läbilöögipingele vastav elektrivälja tugevus; U11V keskmine mõõtetulemus; U1 ja U2 üksikud mõõtetulemused Graafikud: Tulemuste analüüs: Tasapind-teravik elektroodi korral on väljatugevus ligikaudu kaks korda väiksem kui tasapind-tasapind elektroodiga
4 1. elektrivälja tugevus 2. elektromotoorjõud 3. pooljuhtventiil ehk diood 4. elektrolüüsi kasutamine tehnikas 5. valguse difraktsioon 1. elektrivälja tugevus on arvuliselt võrdne jõuga, mis mõjuba antud väljapunktis asuvale ühikulisele punktlaengule. Punktlaengu väljatugevus on võrdeline laengu suurusega ning pöördvõrdeline laengu ja antud väljapunkti vahelise kauguse ruuduga. Vektor on suunatud piki laengut ja antud väljapunkti läbivat sirget + laengust eemale ja laengu poole. Laengute süsteemi väljatugevus on võrdne nende väljatugevuste vektorsummaga, mida tekitavad kõik süsteemi kuuluvad laengud üksikult. 2. suurust, mis on võrdne positiivse ühiklaengu ümberpaigutamiseks tuleva
Definitsiooni valem ja ühik. F N Elektrivälja tugevuseks nimetatakse elektrivälja punktis laengule mõjuva jõu ja laengu suuruse suhet. Valem: E= Ühik: 1 q C N 5. Millal on väljatugevus 1 ? C N Väljatugevus on 1 kohta, kui välja punktis mõjub laengule 1C jõud 1N. C 6. Elektrivälja mingis punktis väljatugevuse arvutamine, valemis esinevate tähtede tähendused ja ühikud. q E= 4 0 r 2 7. Mis on homogeenne elektriväli? Joonista välja E-vektorid. (küsimuse 8 all)
positiivse laenguga kehale. E= F/q E-elektrivälja tugevus (V/m) F-jõud(N) q-laeng(c) F= q1q2/Er2, njuuton kuloni kohta on sellise el.välja tugevus, milles punktlaengule suurusega 1C mõjub 1N,el.välja jõujoon on mõtteline joon, mille igas punktis on E-vektor suunatud piki selle joone puutujat, positiivse punktlaengu e-vektor on suunatud laengust eemale, elektrivälja superpositsiooni printsiip-selle kohaselt võrdub laengute süsteemi väljatugevus üksikutest laengutest põhjustatud väljatugevuste vektoriaalse summaga, homogeenne on selline elektriväli mille väljatugevus on igas punktis suuruselt ja summalt sama. Jõujooned on paralleelsed ja sirged, Töö elektriväljas ei sõltu trajektoori kujust vaid jõujoone sihis sooritatud nihkest A=F*s*cosa. AeEp=m*g*h)=A=E*q*d. A-töö(J) E-elektriväljatugevus (V/m) q-laeng(c) d-kaugus neg.plaadist. Ep=Eqd Ep-potensiaalne energia(J),potentsiaalne
laenguga ja pöördvõrdeline kehade vahelise kauguse ruuduga. F=k*q1*q2/r2 El.konstant- Dielektriline läbitavus-näitab, kui mitu korda on elektrijõud vaakumis suurem kui aines. __=Fo/F Vaakumis __=1 __>1 El.väli- elektriliselt laetud kehade poolt tekitatav jõuväli. El.välja tugevus-näitab, kui suur jõud mõjub selles väljas ühikulise positiivse laenguga kehadele. q=+1C E=F/g Superpositsiooni printsiip ehk liitumispõhimõte- võrdub laengute süsteemi väljatugevus üksikutest laengutest põhjustatud väljatugevuste vektorite summa ehk E- vektoreid tuleb liita. El.välja jõujooned- mõtteline joon, mille igas punktis on el.välja tegevuse vektor (E) suunatud pikki selle joone puutujaga. El.välja graaf.kujutamine- Homogeene el.väli- On ühesugune raskusjõu väli. Tema välja jõujooned on omavahel paralleelsed sirged, mille vahekaugus ei muutu. Töö el.väljas- A=F*s*cos_ Ep=mgh Ep=qEd El.välja potentsiaal- näitab, kui suur on vaadeldavas el
4. Millal on kehal potensiaalne energia? 5. Miks kahaneb potensiaalne energia ja mille mõjul? 6. Nimeta tööd valemeid! 7. Mis kujul on esitatud punktlaengu q potensiaalne energia homogeenses elektriväljas? 8. Milline valem kehtib raskusväljas? 9. Mis juhtub siis,kui potensiaalne energia liikumisel ära kulutatakse? Elektrivälja potensiaal 1. Mida näitab väljatugevus E? Näitab ühikulise positiivse laenguga kehale vaadeldavas punktis mõjuvat jõudu 2. Mida näitab potensiaal ? Kui suur on selles punktis ühikulise positiivse laenguga keha potensiaalne energia 3. Mille määrab laengu märk? Määrab tema poolt tekitatava potensiaali märgi 4. Mida nimetatakse ekvipotensiaalpinnaks? Ühesugust potensiaali omavate elektrivälja punktide hulka 5. Millest ei sõltu kehade liikumine?
l t t k alati samapalju energiat sõltumata millist teed pidi liigutakse Elektrivälja tugevus · Elektrivälja tugevus mingis väljapunktis on võrdne antud punkti paigutatud F N V laengule mõjuva jõu E= = ja laengusuuruse Q C m suhtega E elektrivälja tugevus [v/m] F jõud [N] Q laeng [C] Elektrivälja tugevus · Laengust Q kaugusel r avaldub väljatugevus valemiga Q V E= m 4 a r 2 Elektrivälja tugevus · Näide Mineraalõlis asuvast punktlaengust Q kaugusel r1 = 5cm on elektrivälja tugevus E1= 9kV/m. 9kV/m Leida elektrivälja tugevus kaugusel r2 = 10cm. Antud: = 2,2 Q V r1 = 5cm = 0 0,05m 05m E= m
Rohkem kasutatakse ühikut üks volt meetri kohta (1V/m). 4. Elektriline pinge Elektrivälja kahe punkti potentsiaalide vahet nim elektriliseks pingeks. q1-q2=U= A/q [U]= [A] / [q]= 1J / 1C= 1V Homogeenses väljas U=A/q=Ed 5. Juht ja dielektrik elektriväljas 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. Dielektrik on mittejuht, vabu laengukandjaid mittesisaldav aine (aatom või molekul moodustab elektriliselt neutraalse tervikliku süsteemi). Aine, milles elektrivälja mõjul toimub seotud laengukandjate nihkumine oma tasakaaluasendi suhtes
Lainefrondi punktidest väljunud laineid nimetatakse sekundaarlaineteks. Kui võnkumine on jõudnud mingisugusesse ruumipunkti, siis see punkt muutub uueks võnkumiste levitajaks. Nii ongi iga lainefrondi punkt sekundaarlaine allikaks. 4.Elektriälja tugevus Elektrivälja iseloomustavat suurust E nimetatakse elektrivälja tugevuseks antud punktis. Elektrivälja tugevus on arvuliselt võrdne jõuga, mis mõjub antud väljapunktis asuvale ühikulisele punktlaengule. (vt. lk.5 ). Punktlaengu väljatugevus on võrdeline laengu (q ) suurusega ning pöördvõrdeline laengu ja antud väljapunkti vahelise kauguse (r ) ruuduga. Vektor ( E ) on suunatud piki laengut ja antud väljapunkti läbivat sirget ( + ) laengust eemale ja ( - ) laengu poole. Laengute süsteemi väljatugevus on võrdne nende väljatugevuste vektorsummaga mida tekitavad kõik süsteemi kuuluvad laengud üksikult. 5.Elektromotoorjõud Elektromotoorjõud (emj) on suurus, mis iseloomustab indutseeritud elektrivälja ja
Elektrostaatiline väli-teineteise suhtes paigal seisvate laetud kehade vast.mõj. Elektrivälja tugevus E näitab, kui suur jõud mõjub selles väljas ühikulise + laenguga kehale. E-vektor-väljatugevus. Väljatugevus-E. +E on +. + laenguga keha korral E-vektor on suunatud sellest kehast eemale. - ..poole. Superpostitsiooniprintsiip e liitumise pm-laengute süst väljatugevuse leidmiseks tuleb üksikute laengute väljatugevusi vektoriaalselt liita.| Elektrivälja jõujoon-mõtteline joon, mille igas punktis on E-vektor suunatud piki selle joone puutujat.| Homogeenne-elektriväli, mille E-vektor on kõigis ruumi punktides ühesugune nii pikkuselt, kui suunalt. Jõujooned||.| Töö-jõu ja nihke korrutis
Homogeenne elektriväli Asetades kaks ühesugust metallplaati paralleelselt ja nad võrdsete kuid erinimeliste laengutega, siis tekitavad nad homogeense elektrivälja. Jõujoonte tihedus on plaatide sisepindadel ühesugune, ainult plaatide äärtel on jõujooned kõverdunud ja nende tihedus on erinev. Laengud paiknevad ainult plaatide sisepinnal. Homogeenne väljatugevus on igas punktis nii suuruselt kui suunalt ühesugune , või homogeenne välja jõujooned on omavahel paralleelsed sirged , mille vahekaugus ei muutu. Homogeene elektriväljatugevus arvutatakse valemiga : E= Kui laetud liikuv osake satub homogeensesse elektrivälja risti jõujoontega , siis liigub ta edasi paraboolselt
Ta on elektronil e = - 1.6 . 10-19 C Laengu jäävuse seadus. Elektriliselt isoleeritud süsteemis on kogulaeng jääv suurus. See tähendab, et kui kuskil selles süsteemis tekib mingi negatiivne laeng, peab seal tekkima ka samasuur positiivne laeng. Coulomb`I seadus. F = kq1q2 / r2 kus k = 9 . 109 Nm2 /C2 Elektrivälja tugevus. Füüsikaline suurus, mis näitab, kui suur jõud mõjub selles välja punktis positiivsele 1 C laengule. E = F / q Ühik N / C või V / m Punktlaengu väljatugevus. Punktlaengu väljatugevus sõltub laengu suurusest ja vaadeldava punkti kaugusest E = k q / r2 Positiivse laengu väli on suunatud laengust eemale, negatiivse oma laengu poole Superpositsioon ehk liitumise põhimõte. st. Kogu väljatugevus on võrdne üksikute laengute väljatugevuste geomeetrilise summaga. JõujoonMõtteline joon, mille igas punktis on elektrivälja vektor suunatud pikki selle joone puutujat. Töö elektriväljasA = q E s kus s on jõu suunaline nihe
polarisatsioonitasandiks. Loomulikus valguses vahelduvad erisihilised võnkumised üksteisega kiirelt ja korrapäratult. Valgust, milles võnkumiste sihid on mingil viisil korrastatud nim. polariseerituks. 1. elektrivälja tugevus 2. elektromotoorjõud 3. pooljuhtventiil ehk diood 4. elektrolüüsi kasutamine tehnikas 5. valguse difraktsioon 1. elektrivälja tugevus on arvuliselt võrdne jõuga,mis mõjub antud väljapunktis asuvale ühikulisele punktlaengule. Punktlaengu väljatugevus on võrdeline laengu suurusega ning pöördvõrdeline laengu ja antud väljapunkti vahelise kauguse ruuduga. Vektor on suunatud piki laengut ja antud väljapunkti läbivat sirget + laengust eemale ja laengu poole. Laengute süsteemi väljatugevus on võrdne nende väljatugevuste vektorsummaga, mida tekitavad kõik süsteemi kuuluvad laengud üksikult. 2. suurust, mis on võrdne positiivse ühiklaengu ümberpaigutamiseks tuleva kõrvaljõudude tööga nimetatatkse emj. E=A/q (V) 3
Niisiis neutraalne süsteem on võimeline mittehomogeenses väljas liikuma. Sellel põhineb elektroforees. Tähtis rakenduslik nähtus geeniuuringutes ja muidu bioloogias ja keemias. 10. Mis on polarisatsioonivektor? Mis määrab summaarse väljatugevuse dielektrikus? Mis on dielektrilise läbitavuse füüsikaline sisu? Elektrivälja paigutatud dielektrikus indutseeritakse läbi mitmesuguste mehanismide dipoolmoment. Seda nähtust nimetatakse dielektriku polarisatsiooniks. Summaarne väljatugevus dielektrikus on: Nn. lineaarsetes dielektrikes: Dielektriline läbitavus oli. Järelikult: 11. Mis on elektrinihkevektor? Tema füüsikaline sisu ja kasulikkus. Elektrivälja kirjeldamiseks dielektrikus tuuakse sisse nn. elektrinihke vektor, mis seob voo pidevuse mõistet kasutades välja dielektrikus ja vaakumis ning lihtsustab oluliselt väljade arvutamist. Arvestades asjaolu, et elektrinihkevektor on seotav vabade
kus F jõud, millega esimene keha mõjutab teist, vahekaugus, I1 ja I2- voolutugevused juhtmetes r kehade vahekaugus, q1 ja q2 - kehade laengud Välja kirjeldab elektrivälja tugevus(E-vektor) Välja kirjeldab magnetinduktsioon(B-vektor) SI ühik 1N/C (njuuton kuloni kohta) = 1 V/m - SI ühik tesla1 T = 1 N/(A m) - njuuton ampri ja volt meetri kohta meetri kohta Punktlaengu q1 väljatugevus teise punktlaengu q2 Sirgvoolu I1 magnetinduktsioon asukohas sirgvooluelemendi I2 l asukohas Võrdetegur SI süsteemis Võrdetegur SI süsteemis See on sfäärilise sümmeetriaga välja See on silindrilise sümmeetriaga välja (punktlaengu välja) võrdetegur (sirgjuhtme välja) võrdetegur
protsesse, raku ainevahetust, pulsisagedust jm. Eriti tundlik on närvisüsteem, kuna selle tegevus põhineb elektrilistel protsessidel. Näiteks mobiilsides kasutatavad sagedused on piirides 30 Mhz-st mõne Ghz-ni. See tähendab, et pea sisemuses on kõrgsageduse absorptsioon keskmisest mitu korda suurem. Senini ei ole aga jõutud ühtsetele järeldustele mobiiltelefonide kahjuliku mõju kohta. Absorptsioon- neeldumine. Kui väljatugevus ületab inimese taluvuspiiri, hakkavad kiirgused tervist kahjustama. Võivad tekkida erinevad kroonilisd haigused, kestev väsimus, töövõime vähenemine, närvilisus, südame rütmihäired, vähktõbi, hüsteeriahood ja muud psüühilised häired. Organismile avaldavad kahjulikku mõju nii tehnilised kui looduslikud niinimetatud geostatsionaarsed väljad. Tehnilised väljad: Madalasageduslik vahelduv elektriväli Mõõdetakse millivoltides ( mV)
füüsikaline põhjus on kiiruse muutus üleminekul ühest keskonnast teise. 4 1. elektrivälja tugevus 2. elektromotoorjõud 3. pooljuhtventiil ehk diood 4. elektrolüüsi kasutamine tehnikas 5. valguse difraktsioon 1. elektrivälja tugevus on arvuliselt võrdne jõuga, mis mõjuba antud väljapunktis asuvale ühikulisele punktlaengule. Punktlaengu väljatugevus on võrdeline laengu suurusega ning pöördvõrdeline laengu ja antud väljapunkti vahelise kauguse ruuduga. Vektor on suunatud piki laengut ja antud väljapunkti läbivat sirget + laengust eemale ja – laengu poole. Laengute süsteemi väljatugevus on võrdne nende väljatugevuste vektorsummaga, mida tekitavad kõik süsteemi kuuluvad laengud üksikult. 2. suurust, mis on võrdne positiivse ühiklaengu ümberpaigutamiseks
E= 0,885*10-11F/m F=1/k*40 2. Elektrivool-Asetades elektrijuhi elektrivälja hakkab juhis olevatele vabadele laengutele mõjuma elektriline jõud f=qE. See tekitab laengute korrapärase liikumise välja sihis (positiivsed välja suunas, negatiivsed vastassuunas) Seda nim elektrivooluks.Metallides, pooljuhtides on laengukandjateks elektronid. Elektrolüütides, ioniseeritud gaasides lisanduvad veel ioonid. Vool juhis kestab hetkeni , millal juhi kõigi punktide potensiaalid on võrdsustunud ja väljatugevus juhi sees kahanenud nullini. Et vool ei lakkaks peab juhi osade potensiaalide vahet säilitama. Sellega peab äravoolanud laengud mingit teist teed mööda endisele kohale tagasi viima. Neid tagasiviivaid jõude nim kõrvalisteks jõududeks. Kõrvalisi jõude tekitav seadeldis kannab vooluallika nime. Juhte millede potensiaalide vahet säilitatakse, nim vooluallika klemmideks. Kui voolu suund juhis ei muutu, siis nim voolu alalisvooluks. Elektrivoolu iseloomustatakse tugevusega.
m v1 = m v1 + m v2 m v1 m v1 m v2 2 2 2 2 = 2 + 2 43. Mis on absoluutselt mitteelastne põrge? Andke vastavad jäävusseadused kahe keha näitel. Absoluutselt mitteelastne põrge on põrge, mil eraldub soojust. Ei kehti mehaanilise energia jäävuse seadus, kuid alati kehtib impulsi jäävuse seadus. m1 v1 + m2 v 2 = (m1 + m2 ) v 44. Mis on jõuvälja väljatugevus, jõujoon, potentsiaal, ekvipotentsiaalpind? Lähtuge gravitatsiooniseadusest. Jõuvälja väljatugevus on raskuskiirendus. Jõujoon on joon gravitatsiooniväljas, mille igas punktis on väljatugevuse vektor sellele puutujaks. Potentsiaal on välja energeetiline iseloomustaja, vabastab meid konkreetse keha massi arvestamisest ja võimaldab keskenduda välja kuju uurimisele. Ekvipotentsiaalpinnal on potentsiaal konstantne ja tehtud töö võrdne nulliga. 45. Mis on inertsjõud
𝑘𝑞 ( 𝑙 − 𝑙 )= (1 + −1+ ) = 𝑘( ) = , kus p on diipoli elektriline moment ja on võrdne ql. 𝑟 2 (1− )2 𝑟 2 (1+ )2 𝑟2 𝑟 𝑟 𝑟3 𝑟3 2𝑟 2𝑟 𝑘𝑝 Diipoli väljatugevus suvalises punktis on määratud valemiga 𝐸 = 𝑟3 √(1 + 3𝑐𝑜𝑠 2 𝛼), kus 𝛼 on nurk diipoli telje ja r vahel. Diipoli elektrivälja tugevusele on iseloomulik, et see pole määratud diipolit moodustavate laenguste suurusega, vaid diipolmomendi p kaudu. Diipoli väljatugevus väheneb kaugusega üsna kiiresti: 1/r3. Laengusüsteemi 1 nim kvadrupoliks ja selles on väljatugevuse E~1/r4. Oktupoli väljatugevus E~1/r5. Diipoli, kvadrupoli ja oktupoli ühine
YFR0012, I. Kontrolltöö, variant 5. 1. Leida väljatugevus kahte punktlaengut 14,0 nC ja --20,0 nC ühendava sirglõigu keskpunktis. Kaugus laengute vahel on 40 cm. 2. Laeng 1000 nC paikneb juhtivast materjalist sfääri tsentris. Sfääri raadius on 15 cm. Tsentrist 25 cm kaugusel on elektrivälja tugevus 2,0 kV/m ja suunatud radiaalselt tsentrisse. Leida sfääri laeng. 3. Punktides A ja B on punktlaengu 70 nC elektrivälja tugevus vastavalt 40 kV/m ja 2,0 kV/m. Leida
laengukandjateks pos ja neg ioonid. Voolu toimel kandub aine edasi. Katkestus-ehk tühujooks on selline olukord, kus takistus on lõpmatasuur ja voolutug on praktil 0. Lühis-olukord, kus takistus on praktil 0 ja voolutug on max (väga suur). 1 volt- el.välja kahe punkti vahel on pinge 1V, kui laengu 1C viimisel ühest punktist teise tehakse tööd 1J (1V=1J/1C). 1 oom-juhi takistus on 1oom, kui juhi otstele rakendatud pinge 1V tekitab juhis voolu 1A (1=1V/1A). Valemid: U=E*d (U-pinge, E- väljatugevus). Wp=qU/2 > 2 Wp=cU /2 (Wp-pot.en, q=e- laeng=-1,6*10-19c, c-mahutavus). Coulomb`i seadus-F=k*q1q2/r2 (F-jõud, k=9*109N*m2/c2). Mahtuvuse-C=q/U> q=C*U> U=q/C. Takistuse sõltuvus materjalist ja mõõtmetest- R=*l/s (l-juhi pikkus, s-m2). Ohmi seadus I=U/R.
läbitavusega, plaadi pindalaga ja pöördvõrdeline plaatidevahelise kaugusega. C=0 Sd Laetud juhi energia võrdub laadimisel tehtud tööga. dA=dq Kogu töö keha laadimisel laenguni q on A=*q2 Kondensaatori energia võrdub W=C*U22 3)Biot’ – Savart’i – Laplace’i seadus. – Mis tahes voolu magnetväli on arvutatav selle voolu elementide poolt põhjustatud magnetvälja tugevuste vektoriaalse summana, kusjuures vooluelementide väljatugevus arvutatakse valemi dB=k2Idlsin*1r2 abil, kus on nurk vooluelemendi vektori Idl ja sellelt väljapunkti viiva raadiusvektori r vahel ning dB vektori suund on risti mõlema vektoriga. K2=04 ja magnetvälja konstant 0=410-7 Hm H-induktiivsuse ühik hendri. 4)Elektromagnetiline induktsioon. - Galvanomeetri ahelas (kinnises vooluallikata kontuuris) tekivad voolu nim induktsioonvooluks. Selle põhjustaja on magnetvoo muutumine ajas.
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:
Välja kirjeldab elektrivälja tugevus (E-vektor) q Välja kirjeldab magnetinduktsioon (B-vektor) I l SI ühik 1N/C (njuuton kuloni kohta) = 1 V/m - volt meetri SI ühik tesla 1 T = 1 N/(A m) - njuuton ampri ja meetri kohta kohta Punktlaengu q1 väljatugevus teise punktlaengu q2 asukohas Sirgvoolu I1 magnetinduktsioon sirgvooluelemendi I2 l F12 q q q asukohas E1 = = k 12 2 = k 12 q2 r q2 r . F12 I I I B1 = =K 1 2 l=K 1
Kui palju on ühelt metallelektroodilt väljunud elektroni energia kasvanud teise elektroodini jõudmisel, kui elektroodide vaheline kaugus on 10 cm ja nende vahel on elektriväli tugevusega 20 kV/m? 3. Mootori süüteküünla elektroodide vahel tekib säde väljatugevusel 3000 kV/m. Süütepool annab pingeimpulsi 20 kV. Kui suur võib olla elektroodide vaheline kaugus 4.Laengut -600 nC nihutati homogeenses elektriväljas piki jõujoont väljatugevuse vektori suunas 40 mm kaugusele. Väljatugevus on 2 kV/m. Leidke elektrivälja töö ning laengu nihutamise alg- ja lõpppunktide vaheline pinge 6. Mis vahet on pingel, potentsiaalil ja elektromotoorjõul?
=Pk/P=U/E=R/Ro+R P-vooluallika koguvõimsus Pk-vooluallika kasulik võimsus Ro-vooluallika sisetakistus R-koormuse takistus. Kasuliku võimsuse suhe vooluallika koguvõimsusesse määrab vooluallika kasuteguri. Maksimaalse kasuliku võimsuse saame takistuste suhte juures R/R=1 kasutegur on siis 50% 3. Mis tahes voolu magnetväli on arvutatav selle voolu elementide poolt põhjustatud magnetvälja tugevuste summana. Vooluelementide väljatugevus: dB=k2IdLsina*1/rruut a(alfa) on nurk vooluelemendi IdL ja sellelt välja punkti viiva raadiusvektori r vahel ning dB vektori suund on risti mõlema vektoriga. 4. Transformaatoriks nim elektromagnetilist seadet, mis on mõeldud teatud pingega vahelduvvoolu muundamiseks sama sagedusega, kuid teistsuguse pingega vahelduvvooluks. Trafo ülekandearvuks kutsutakse trafo sekundaar- ja primaarmähiste keerdude arvu suhet. Autotrafoks nim trafot, mille
Füüsika Eksam 1.Elektrilaengute tekkimine elektroonteooria põhjal. *Elektrivooluks nimetatakse elementaarlaengute suunatus liikumist juhis. 2.Coulombi seadus. *Kahe punktlaengu vahel mõjuv jõud on võrdeline laengute suurustega ja pöördvõrdelinelaengute vahelise kauguse ruuduga. 3.Elektriväli, väljatugevus. *Elektrivälja tugevus mingis välja punktis võrdub antud punkti paigutatud laengule jõu ja laengu suuruse suhtega. 4.Elektrivälja potensiaal, töö elektriväljas. *Elektrivälaja mingi punkti potensiaaliks nimetatakse antud punkti paigutatud laengu potensiaalse energia ja laenu suuruse suhet. 5.Elektrimahtuvus. *Elektrimahtuvus kui füüsikaline suurus on võrdeline plaatidel oleva laenguga ja on pöördvõrdeline plaatide potensiaalide vahega. 6.Kondensaatorid.
Elektriväli Väli omavahel mitte kokkupuutes olevate kehade vahelise vastastikmõju vahendaja; Elektrostaatiline väli paigalseisvaid laetud kehi ümbritsev, nende omavahelise vastastikmõju vahendaja; Väljatugevus (elektrostaatilise välja tugevus) E elektrivälja iga punkti iseloomustav suurus, mis on määratletud kui välja mingisse punkti asetatud laetud kehale (proovilaengule) mõjuva jõu F ja keha laengu q suhe: F E = q Välja jõujooned välja piltlikustamiseks konstrueeritud suunaga jooned, mille mistahes
moodustades niiviisi koos pulgast välja jääva osaga kinnise kõvera. Erinevus magnetpulga ja elektrilise dipooli vahel peaks siit näha olema. Samuti põhjus, miks magnetpulka ei saa "poolusteks saagida". Magnetvälja kirjeldavad suurused. Asjaolu, et magnet esineb alati dipoolina, ei luba väljatugevusena kasutada tavapärast kehale mõjuva jõu ja laengu suhet. Magnetpulgale mõjub alati jõupaar, mis püüab pöörata dipooli väljasuunaliseks. Järelikult tuleb väljatugevus määrata jõumomendi abil, viimane aga sõltub dipooli orientatsioonist välja suhtes. SI- süsteemis on magnetvälja iseloomustajaks magnetilise induktsiooni vektor, mille täpse defineerimisega saame elektromagnetismi loengus veel tublisti vaeva näha.
sirgjuhtme korral esimene juhe mõjutab teise juhtme lõiku pikkusega l r – juhtmete vahekaugus I1 ja I2 – voolutugevused juhtmetes. *SI ühik 1N/C (njuuton kuloni kohta) = 1 V/m - volt meetri kohta. *SI ühik tesla 1 T = 1 N/(A m) - njuuton ampri ja meetri kohta. *Punktlaeng – laetud kehad, mille mõõtmed on tühised võrreldes kehade vahekaugusega. Punktlaengu q1 väljatugevus teise punktlaengu q2 asukohas *Sirgvoolu I1 magnetinduktsioon sirgvooluelemendi I2 l asukohas. *Võrdetegur SI süsteemis – see on sfäärilise sümmeetriaga välja (punktlaengu välja) võrdetegur. *Võrdetegur SI süsteemis – see on silindrilise sümmeetriaga välja (sirgjuhtme välja) võrdetegur. Homogeenne – raskusjõu väli
paralleelsed. D)Jõud on alati risti juhtmelõiguga, millele ta mõjub. 5. Kui kahe paralleelse ja lõpmata pika ning lõpmata peenikese sirgjuhtme vahel, mille vahekaugus on üks meeter ja milles voolab ühesuguse tugevusega vool, mõjub vaakumis juhtmete pikkuse iga meeteri kohta jõud 2 * 10 -7 njuutonit, siis on voolutugevus juhtmes üks amper. 6. Elektrivälja tugevus näitab, kui suur jõud mõjub selles väljas ühikulise positiivse laenguga kehale. Väljatugevus on vektoriaalne ehk, võib nimetada E-vektoriks. E-vektori suund ühtib positiivse laenguga kehal mõjuva jõu suunaga. (positiivselt suunatud negatiivsele) 7. Jõud on laengu ja väljatugevuse korrutis. 8. Magnetinduktsioon on vektoriaalne suurus, võib nim. ka B-vektoriks. Näitab magnetjõudu, mis mõjub ühikulise vooluga ja ühikulise pikkusega juhtmelõigule selle juhtmega ristuvas magnetväljas. B-vektori suunda määrab
elektrijuhi paari. Juhipaari mahtuvus C=q/ fii1-fii2 Kondeka mahtuvus on laeng, mis tuleb viia kondeka ühelt juhilt teisele, et muuta potensiaalide vahet ühe ühiku võrra. Laetud juhi energia võrdub laadimisel kulutatud tööga dA=fii*d*q Kondensaatori energia w=Curuut/2 3. Mis tahes voolu magnetväli on arvutatav selle voolu elementide poolt põhjustatud magnetvälja tugevuste summana. Vooluelementide väljatugevus: dB=k2IdL sina*1/r ruut a(alfa) on nurk vooluelemendi vektori IDL ja sellelt välja punkti viiva raadiusvektori r vahel ning dB vektori suund on risti mõlema vektoriga. 4. Kinnises, ilma vooluallikata kontuuris tekkivat voolu nimetatakse induktsioonivooluks. Selle põhjustaja on magnetvoo muutumine ajas. Faraday: igas kinnises kontuuris indutseeritakse elektrivool, kui muutub kontuuri poolt aheldatud magnetvoog ajas
E= 0,885*10-11F/m F=1/k*40 4p.Elektrivälja tugevus-Laengud mõjutavad üksteist elektrivälja vahendusel. Iga laeng muudab ümbritseva ruumi omadusi. tekitab seal elektrivälja. E=f/qp kus f-jõud q-proovilaeng E=k(q/r2) k- konstant Elektrivälja iseloomustavat suurust E nim elektrivälja tugevuseks antud punktis. Elektrivälja tugevus on arvuliselt võrdne jõuga, mis mõjub antud väljapunktis asuvale ühikulisele punktlaengule.Punktlaengu väljatugevus on võrdeline laengu (q) suurusega ning pöördvõrdeline laengu ja antud väljapunkti vahelise kauguse (r) ruuduga. Vektor ( E ) on suunatud piki laengut ja antud väljapunkti läbivat sirget (+) laengust eemale ja (-) laengu poole.Laengute süsteemi väljatugevus on võrdne nende väljatugevuste vektorsummaga mida tekitavad kõik süsteemi kuuluvad laengud üksikult. q= +/- Ne
nihkumine oma tasakaaluasendi suhtes. Elektrivälja puudumisel ümbritsevad välimised elektronid aatomi siseosa ühtlase kihina. Kui aatomile mõjub elektriväli, siis nihkub elektronpilv rakendatud väljale vastupidises suunas. Selle tagajärjel ei ühti välimise elektronkihi negatiivse laengu kese enam aatomi positiivse laengu keskmega. Elektrivälja tugevus näitab, kui suur jõud mõjub selles väljas ühikulise positiivse laenguga kehale. On vektoriaalne suurus. Punktlaengu väljatugevus on võrdeline laengu suurusega ning pöördvõrdeline vahekauguse ruuduga. Jõud on laengu ja väljatugevuse korrutis. Mitmest kehast koosneva ja elektrit juhtiva süsteemi laadimisel saavad süsteemi kõik osad ühesuguse potentsiaali juurdekasvu, suurema mahtuvusega keha omandab suurema laengu. q1 q 2 F =k r2 A = Eqd =Uq U = 1 - 2 = Ed 0 S ( n -1) q C= = d U F jõud (N) k elektrikonstant (9*109 Nm2/C2) q laeng (C)
juures väljatugevuse, muutes nurka -240 - 240ni 2 kraadise vahega Seejärel sulgesime ühe attenuaatori ja kordasime mõõtmist. Viimasena avasime uuesti attennuaatorid ja keerasime ühes lainejuhis faasiregulaatori põhja, mõõtes uuesti väljatugevust. Väljatugevused graafiliselt: 12 10 attenuaatorid avatud väljatugevus 8 üks attenuaator 6 pooleldi suletud 4 ühes lainejuhis faas pööratud 2 0 4 8
2 pöördvõrdeline kehade vahekauguse ruuduga F= k * q q / r 1 2 11.Teineteise suhtes paigal seisvate laetud kehade vastastikmõju nim elektrostaatiliseks väljaks, seda võib kirjeldada ka elektriväljana . 12.E- vektoriks nim vektoriaalset suunda omavat suurust. 13.Superpositsiooniprintsiip e liitumise põhimõte. Selle kohaselt võrdub laengute süsteemi väljatugevus üksikutest laengutest põhjustatud väljatugevuste vektoriaalse summaga( E- vektoreid tuleb liita ). Spp järeldub otseselt välja omadusest mitte segada teist välja. 14.Elektrivälja tugevus näitab , kui suur jõud mõjub selles väljas ühikulisele positiivse laenguga kehale. E = F/q 15.Elektrivälja jõujoon on mõtteline joon mille igas punktis on E-vektor suunatud piki selle joone puutujat. 16.Homogeenseks elektriväljaks nim niisugust elektrivälja ,mille jõujooned on omavahel
Kapillaar on täidetud taustelektrolüüdiga ning selle mõlemad otsad asuvad taustelektrolüüdi anumates. Proov sisestatakse hüdrostaatiliselt st rõhu abil või elektrokineetiliselt st pinge rakendamisel, asendades anoodi poolse taustelektrolüüdi anuma proovi viaaliga. Lahutamist mõjutavad ioonide elektroforeetiline liikuvus (kui kiirelt ioon puhvri ja elektrovälja teatud tugevuse juures liigub), elektroosmootse voo kiirus ja tsoonide laienemine. Mida suurem on väljatugevus, seda kiirem on liikumiskiirus. Detekteerimine toimub kapillaari sees ning detektor paikneb katoodi poolses otsas ning kasutada saab järgmisi detektoreid: - UV-detektor - Fluorestsentsdetektor - Massispektromeetriline detektor - Amperomeetriline detektor - Konduktomeetriline detektor Praktiline osa Taustelektrolüüdiks on 138 mM NaOH (kõrge pH jaoks), 40 mM maleiinhape (UV- kiirgust neelav komponent), 5 mM 1-tetradetsüül-3-metüülimidasooliumkloriid
4) Magnetinduktsioon- B näitab magnetjõudu Fm(indeks m), mis mõjub ühikulise vooluga ja ühikulise pikkusega juhtmelõigule selle juhtmega ristuvas magnetväljas. 5) Elektriväli Sarnasus Magnetväli Mõju põhiseadus on Coulomb`i materiaalsed, Mõju põhiseadus on Ampere`i seadus. seadus. Välja kirjeldab energia olemas Välja kirjeldab magnetinduktsioon.Aine väljatugevus.Aine omadusi omadusi kirjeldab aine magnetiline kirjeldab aine dielektriline läbitavus läbitavus 6) Superpositsiooniprintsiip- ehk liitumise põhimõte. Selle printsiibi kohaselt võrdub elektrivälja korral laetud kehade süsteemi väljatugevus üksikutest kehadest põhjustatud väljatugevuste vektoriaalse summaga. 7) Elektrivälja jõujoon- mõtteline jõujoon, mille igas punktis on E-vektor suunatud piki selle joone puutujat.
Küsimuste vastused 1. Kuidas mõjutavad elektromagnetväljad inimese tervist? Elektromagnetväljad mõjutavad inimese tervist: Kui väljatugevus ületab inimese taluvuspiiri, hakkavad kiirgused tervist kahjustama. Elektrosmogi poolt tekitavate tervisehäirete hulka on arvatud rida haigusi, nagu: o kroonilised haigused – psüühiline pinge, peavalud, unehäired, liigesehaigused, selgroo ja nimmepiirkonna valud, allergia, astma,viljatus. o kestev väsimus, töövõime vähenemine, närvilisus, südame rütmihäired, kontsentratsiooni vähenemine, mõtte blokeerumine,tasakaalutus, juuste väljalangemine, vähktõbi
Elektromagnetiline induktsioon Elektormagnetiliseks induktsiooniks nimetatakse induktsioonivoolu tekkimist suletud kontuuris, kui kontuur asetseb muutuvas magnetväljas või liigub nii, et muutub kontuuriga piiratud pinda läbiv magnetvoog. Elektromagnetnähtustele on iseloomulik, et elektri- ja magnetvälja pole võimalik vaadelda teineteisest lahus. Pööriselekrtiväli on seotud magnetväljaga. Pööriselektrivälja jõukarakteristikuks on väljatugevus, energeetiliseks karakteristikuks induktsiooni elektromotoorjõud. Pööriselektrivälja kujund luuakse jõujoonte abil. Pööriselektrivälja jõujooned on kinnised kõverad; tasandid, milles need asetsevad, on risti magnetilise induktsiooni joonte tasanditega. Magnetoog on magnetvälja iseloomustav füüsikaline suurus, mis võrdub magnetilise induktsiooni vektori mooduli, kontuuriga piiratud pinna pindala ja pinnanormaali ning induktsioonivektori vahelise nurga koosinuse korrutisega.
Ep= E*q*d Seadused ja printsiibid: Coulumbi seadus: Kaks punktlaengut mõjutavad teineteist jõuga, mis on võrdeline nende laengute korrutisega ja pöördvõrdeline laengutevahelise kauguse ruuduga. F= k*q1*q2/r ruuduga Elektrilaengu jäävuse seadus: Elektriliselt iselooritud süsteemi kogulaeng on jääv suurus. Superpositsiooniprintsiip elektriväljas: Superpositsiooni kohaselt võrdub laengute süsteemi väljatugevus üksikutest laengutest põhjustatud väljatugevuste vektoriaalse summaga. S.t E- vektorid tuleb liita geomeetriliselt. Põhimõisted: Elektrilaeng- Laetud osakeste kogum. Elektriväljatugevus- Jõud, mis mõjub selles väljas ühikulise positiivse laenguga kehale. Potensiaal- Näitab, kui suur on elektrivälja punktis ühikulise positiivse laenguga keha pot. Energia. Pinge- Kahe punkti potensiaalide vahe Elektrimahtuvus- Kehade laadumisvõime Väli- Jõu võimalikkus
positiivne ja laengu poole kui laeng on negatiivne Vihikus: E = k * q / r^2 Punktlaengute süsteemi elektrivälja tugevus on võrdne üksikute laengute elektrivälja tugevuste vektorsummaga (superpositsiooniprintsiip) 3. Elektriväljatugevuse voog. Elektrivälja jõujooned. Elektrivälja graafiliseks kirjeldamiseks kasutatakse jõujooni ja ekvipotentsiaalpindasid. Elektriväljatugevuse jõujooned: sellised jooned elektriväljas, mille puutujaks igas punktis on väljatugevus. Ekvipotentsiaalpinnad: sellised pinnad elektriväljas, mille ulatuses on potentsiaalil sama väärtus, täpsemalt vaata 6. punkt. Elektrivälja (samuti grad fi) jõujoon on igas punktis risti seda punkti läbiva ekvipotensiaalpinnaga. Elektriväljatugevuse voog on mingit pinda läbivate jõujoonte arv. Voogu arvutatakse valemiga: ϕ =ES(vektoritega)=EScos α , kus S on selle pinna normaalvektor ehk nn pindalavektor, mille moodul võrdub selle pinna pindalaga
energia Elektrivälja fii V volt (J/C) potensiaal Dielektriline läbitavus Seadused ja printsiibid: Coulomb'i seadus: Kaks punktlaengut mõjutavad üksteist jõuga vaakumis, mis on värdeline nende laengute korrutisega ja pöördvõrdeline laengutevahelise kauguse ruuduga (F=k*(q1*q2/r2)). Elektrilaengu jäävuse seadus: Elektriliselt isoleeritud süsteemi kogulaeng on jääv suurus. Superpostisiooniprintsiip elektriväljas: Laengute süsteemi väljatugevus võrdub üksikute laengute poolt põhjustatud välja tugevuste geomeetrilise summaga. Põhimõisted: Elektrilaeng mingit keha iseloomustav füüsikaline suurus, mis näitab, kui tugevatsti keha osaleb elektromagentilises vastasikmõjus. Elektrivälja tugevus näitab, kui suur jõud mõjub selles väljas ühikulise positiivse laenguga kehale. Aine dielektriline läbitavus - Potensiaal näitab, kui suur on selles punktis ühikulise positiivse laenguga keha potensiaalne energia
1. Selgita lähi- ja kaugmõju teooriat Kas suudavad kaks keha mõjutada teineteist kaugelt läbi tühjuse (kaugmõju teooria) või on olemas vastastikmõju nähtamatu vahendaja, mille kaudu kehad puutuvad kokku (lähimõju teooria). 2. Elektriväli. Selle tugevus, levimiskiirus Elektrivälja tugevus näitab, kui suur jõud mõjub selles väljas ühikulise positiivse laenguga kehale. Positiivse punktlaenguga väljatugevus on positiivne ja negatiivsel punktlaengul negatiivne. Elektrivälja levimiskiirus on võrdne valguse kiirusega vaakumis. Elektriväli levib kiirusega 300 000 km/s. E=f/q=k*(Q*q/r2 q)=k*(Q/r2) 3. Kuidas märgitakse elektrivälja joonistel? Joonis 4. Töö elektriväljas. Mis see on, millest sõltub töö suurus, kes teeb tööd? Tööd tehakse siis, kui kehale mõjub jõud ja keha selle mõjul liigub. Töö elektriväljas sõltub jõujoone suunas sooritatud nihkest
8) Mida iseloomustab ühik 1 tesla? - Tesla on magnetilise induktsiooni SI-süsteemi tuletatud mõõtühik. Kui juhtmele, mille pikkus on 1m ja milles kulgeb vool tugevusega 1 amper, mõjub selle juhtmega ristuva magnetvälja poolt jõud 1 njuuton, siis on välja magnetinduktsioon 1 tesla. 9) Mis on superpositsiooni printsiib? Superpositsiooniprintsiip kehtib elektromagnetväljas, kus laengute süsteemi poolt tekitatud väljatugevus võrdub sama süsteemi üksikute laengute poolt tekitatud väljatugevuste vektoriaalse summaga. 10) Kuidas on suunatud elektrivälja ja magnetvälja jõujooned? Elektriväli Elektriseeritud kehadel on suunatud väljajooned positiivselt kehalt negatiivsele. Magnetväli Magnetiseeritud kehal on suunatud väljajooned põhjapooluselt lõunapoolusele. 11) Mis asjad on solenoid ja pool? Solenoid Kõrvutiasetsevatest keerdudest koosnev juhtmepool
annaabi.ee 
