Vzorec magnetizmu. Základné vzorce vo fyzike - elektrina a magnetizmus

Vzorce pre elektrinu a magnetizmus.

Coulombov zákon

1. Coulombov zákon

2 . intenzita elektrického poľa

3. modul intenzity poľa bodového náboja

4 . princíp superpozície

5. -vektor elektrického momentu dipólu – dipólový moment

6.

2. Gaussova veta

7

8.

9. Gaussova veta

10. Gaussova veta

11.

12. - divergencia poľa

13

Potenciál elektrostatického poľa

14. - práca síl elektrostatického poľa na pohyb skúšobného náboja q v elektrickom poli bodového náboja Q

15. - integrálny znak potenciálu elektrostatického poľa

16. - prírastok potenciálu elektrostatického poľa

17 . - pokles potenciálu elektrostatického poľa

18 . - potenciálna normalizácia (výber referenčného bodu)

19 . - princíp superpozície pre

20. - kvázistatická práca poľných síl pri pohybe

po ľubovoľnej ceste z bodu 1 do bodu 2

21. - miestny vzťah medzi a

22. - potenciál bodového náboja

23. - dipólový potenciál

24. - Hamiltonovský diferenciálny operátor („nabla“) v polárnom súradnicovom systéme

25 . - Laplaceov operátor alebo Laplacián

26. - Laplaceova rovnica

27. - Poissonova rovnica

4. Energia v elektrostatike.

28. - energia elektrostatickej interakcie nábojov navzájom

29 . - celková elektrostatická energia nabitého telesa

30. - objemová hustota energie (energia lokalizovaná v jednotke objemu)

31. - energia interakcie bodového dipólu s vonkajším poľom

5. Elektrostatické vodiče

32. - pole v blízkosti povrchu vodiča

33. - elektrická kapacita osamelého vodiča

34. - kapacita paralelného doskového kondenzátora

35 . - kapacita guľového kondenzátora tvoreného guľovými vodivými plochami polomerov A A b

36 . - energia kondenzátora

6. Elektrostatické pole v dielektrikách

37. , - dielektrická citlivosť látky

38. - polarizácia (elektrický dipólový moment na jednotku objemu látky)

39. - spojenie medzi napätím a polarizáciou

40 . Gaussova veta pre vektor v integrálnom tvare

41. - Gaussova veta pre vektor v diferenciálnom tvare

42. - okrajové podmienky pre vektor

43. - Gaussova veta pre vektory v dielektrikách

44 . - elektrický posun

45. - integrálna a lokálna Gaussova veta pre vektor

46. - okrajové podmienky pre vektor, kde je povrchová hustota nábojov tretích strán

47. - pripojenie pre izotropné médiá

D.C

48. - sila prúdu

49 . - náboj prechádzajúci prierezom vodiča

50. - rovnica kontinuity (zákon zachovania náboja)

51. - rovnica kontinuity v diferenciálnom tvare

52 . - potenciálny rozdiel pre vodič, v ktorom nepôsobia žiadne vonkajšie sily, sa stotožňuje s poklesom napätia

53. - Ohmov zákon

54. - Joule-Lenzov zákon

55. - odpor drôtu z homogénneho materiálu rovnakej hrúbky

56. - Ohmov zákon v diferenciálnej forme

57 . - prevrátená hodnota merného odporu sa nazýva elektrická vodivosť

58 . - Joule-Lenzov zákon v diferenciálnej forme

59. -integrálna forma Ohmovho zákona zohľadňujúca pole vonkajších síl pre úsek obvodu obsahujúci EMF.

60 . - Prvý Kirchhoffov zákon. Algebraický súčet prúdových síl pre každý uzol rozvetveného obvodu sa rovná nule.

61. -Kirchhoffov druhý zákon. Súčet napätí pozdĺž akejkoľvek uzavretej slučky obvodu sa rovná algebraickému súčtu emfs pôsobiacich v tejto slučke.

62 . - merný tepelný výkon prúdu v nerovnomernom vodivom prostredí

Biot-Savartov zákon

63 . - Lorentzova sila

64 . - ak je v nejakej referenčnej sústave elektromagnetické pole elektrické

(t.j.), potom v inej vzťažnej sústave, pohybujúcej sa relatívne ku K rýchlosťou, zložky elektromagnetického poľa sú nenulové a súvisia vzťahom 64

65 . - ak má v niektorej referenčnej sústave elektricky nabité teleso rýchlosť, potom elektrické a magnetické zložky elektromagnetického poľa vytvoreného jeho nábojom súvisia v tejto referenčnej sústave vzťahom

66 . - ak je v niektorom referenčnom systéme elektromagnetické pole magnetické (), potom v ktoromkoľvek inom referenčnom systéme, ktorý sa pohybuje rýchlosťou relatívne k prvému, sú zložky elektromagnetického poľa nenulové a súvisia vzťahom

67. - indukcia magnetického poľa pohybujúceho sa náboja

68 . - magnetická konštanta

6.

2. Gaussova veta

7 . - tok poľa ľubovoľnou plochou

8. - princíp aditívnosti tokov

9. Gaussova veta

10. Gaussova veta

11. - Hamiltonovský diferenciálny operátor („nabla“) v karteziánskom súradnicovom systéme

12. - divergencia poľa

13 . lokálna (diferenciálna) Gaussova veta

Často sa stáva, že problém nemožno vyriešiť, pretože potrebný vzorec nie je po ruke. Odvodiť vzorec od úplného začiatku nie je najrýchlejšia vec, ale každá minúta sa pre nás počíta.

Nižšie sme zhromaždili základné vzorce na tému „Elektrina a magnetizmus“. Teraz pri riešení problémov môžete tento materiál použiť ako referenciu, aby ste nestrácali čas hľadaním potrebných informácií.

Magnetizmus: Definícia

Magnetizmus je interakcia pohybujúcich sa elektrických nábojov cez magnetické pole.

Lúka - zvláštna forma hmoty. V rámci štandardného modelu existujú elektrické, magnetické, elektromagnetické polia, jadrové silové pole, gravitačné pole a Higgsovo pole. Možno existujú aj iné hypotetické polia, o ktorých môžeme len hádať, alebo vôbec nehádať. Dnes nás zaujíma magnetické pole.

Magnetická indukcia

Rovnako ako nabité telesá vytvárajú okolo seba elektrické pole, pohybujúce sa nabité telesá vytvárajú magnetické pole. Magnetické pole sa pohybom nábojov (elektrický prúd) nielen vytvára, ale na ne aj pôsobí. V skutočnosti možno magnetické pole zistiť iba jeho účinkom na pohybujúce sa náboje. A pôsobí na ne silou nazývanou ampérová sila, o ktorej bude reč neskôr.

Predtým, ako začneme dávať konkrétne vzorce, musíme hovoriť o magnetickej indukcii.

Magnetická indukcia je vektor sily charakteristický pre magnetické pole.

Označuje sa písmenom B a meria sa v Tesla (Tl) . Analogicky s intenzitou pre elektrické pole E Magnetická indukcia ukazuje, ako silné magnetické pole pôsobí na náboj.

Mimochodom, v našom článku o tejto téme nájdete veľa zaujímavých faktov.

Ako určiť smer vektora magnetickej indukcie? Tu nás zaujíma praktická stránka problému. Najčastejším prípadom pri problémoch je magnetické pole vytvorené vodičom s prúdom, ktoré môže byť buď priame, alebo v tvare kruhu či cievky.

Na určenie smeru vektora magnetickej indukcie existuje pravidlo pravej ruky. Pripravte sa na abstraktné a priestorové myslenie!

Ak vezmete vodič do pravej ruky tak, že palec ukazuje v smere prúdu, potom prsty skrútené okolo vodiča ukážu smer magnetických siločiar okolo vodiča. Vektor magnetickej indukcie v každom bode bude smerovať tangenciálne k siločiaram.

Ampérový výkon

Predstavme si, že existuje magnetické pole s indukciou B. Ak umiestnime vodič dĺžky l , cez ktorý preteká prúd ja , potom pole bude pôsobiť na vodič silou:

Tak to je Ampérový výkon . Rohový alfa – uhol medzi smerom vektora magnetickej indukcie a smerom prúdu vo vodiči.

Smer ampérovej sily je určený pravidlom ľavej ruky: ak umiestnite ľavú ruku tak, aby čiary magnetickej indukcie vstupovali do dlane a vystreté prsty indikujú smer prúdu, predĺžený palec ukáže smer prúdu. ampérová sila.

Lorentzova sila

Zistili sme, že pole pôsobí na vodič s prúdom. Ale ak je to tak, potom spočiatku pôsobí samostatne na každý pohybujúci sa náboj. Sila, ktorou magnetické pole pôsobí na elektrický náboj, ktorý sa v ňom pohybuje, sa nazýva Lorentzova sila . Tu je dôležité si všimnúť slovo "sťahovanie", takže magnetické pole nepôsobí na stacionárne náboje.

Takže častica s nábojom q sa pohybuje v magnetickom poli s indukciou IN s rýchlosťou v , A alfa je uhol medzi vektorom rýchlosti častice a vektorom magnetickej indukcie. Potom sila, ktorá pôsobí na časticu je:

Ako určiť smer Lorentzovej sily? Podľa pravidla ľavej ruky. Ak indukčný vektor vstúpi do dlane a prsty ukazujú v smere rýchlosti, potom ohnutý palec ukáže smer Lorentzovej sily. Všimnite si, že takto sa určuje smer pre kladne nabité častice. Pre záporné náboje musí byť výsledný smer opačný.

Ak častica hmoty m vletí do poľa kolmo na indukčné čiary, potom sa bude pohybovať po kruhu a Lorentzova sila bude hrať úlohu dostredivej sily. Polomer kruhu a periódu otáčania častice v rovnomernom magnetickom poli možno nájsť pomocou vzorcov:

Interakcia prúdov

Uvažujme o dvoch prípadoch. Prvým je, že prúd preteká priamym drôtom. Druhá je v kruhovej zákrute. Ako vieme, prúd vytvára magnetické pole.

V prvom prípade magnetická indukcia vodiča s prúdom ja na diaľku R vypočíta sa pomocou vzorca:

Mu - magnetická permeabilita látky, mu s indexom nula – magnetická konštanta.

V druhom prípade sa magnetická indukcia v strede kruhovej cievky s prúdom rovná:

Pri riešení problémov môže byť užitočný aj vzorec pre magnetické pole vo vnútri solenoidu. - toto je cievka, to znamená veľa kruhových závitov s prúdom.

Nech je ich počet N , a dĺžka samotného solenoidu je l . Potom sa pole vo vnútri solenoidu vypočíta podľa vzorca:

Mimochodom! Pre našich čitateľov je teraz zľava 10%.

Magnetický tok a emf

Ak je magnetická indukcia vektorovou charakteristikou magnetického poľa, potom magnetický tok je skalárna veličina, ktorá je zároveň jednou z najdôležitejších charakteristík poľa. Predstavme si, že máme nejaký rám alebo obrys, ktorý má určitú plochu. Magnetický tok ukazuje, koľko siločiar prechádza cez jednotku plochy, to znamená, že charakterizuje intenzitu poľa. Merané v Weberach (Wb) a je určený F .

S - obrysová oblasť, alfa – uhol medzi normálou (kolmicou) na rovinu obrysu a vektorom IN .

Keď sa magnetický tok zmení cez obvod, a EMF , ktorá sa rovná rýchlosti zmeny magnetického toku cez obvod. Mimochodom, viac o tom, čo je elektromotorická sila, si môžete prečítať v inom našom článku.

Vyššie uvedený vzorec je v podstate vzorcom pre Faradayov zákon elektromagnetickej indukcie. Pripomíname, že rýchlosť zmeny akejkoľvek veličiny nie je nič iné ako jej derivácia vzhľadom na čas.

Opak platí aj pre magnetický tok a indukované emf. Zmena prúdu v obvode vedie k zmene magnetického poľa, a teda k zmene magnetického toku. V tomto prípade vzniká samoindukčné EMF, ktoré zabraňuje zmene prúdu v obvode. Magnetický tok, ktorý preniká do obvodu s prúdom, sa nazýva jeho vlastný magnetický tok, je úmerný sile prúdu v obvode a vypočíta sa podľa vzorca:

L – koeficient úmernosti, nazývaný indukčnosť, ktorý sa meria v Henry (Gn) . Indukčnosť je ovplyvnená tvarom obvodu a vlastnosťami média. Pre navijak s dĺžkou l a s počtom otáčok N indukčnosť sa vypočíta podľa vzorca:

Vzorec pre samoindukované emf:

Energia magnetického poľa

Elektrina, jadrová energia, kinetická energia. Magnetická energia je forma energie. Vo fyzikálnych úlohách je najčastejšie potrebné vypočítať energiu magnetického poľa cievky. Magnetická energia prúdovej cievky ja a indukčnosť L rovná sa:

Objemová hustota energie poľa:

Samozrejme, toto nie sú všetky základné vzorce sekcie fyziky « elektrina a magnetizmus » , často však vedia pomôcť so štandardnými problémami a výpočtami. Ak narazíte na problém s hviezdičkou a neviete k nemu nájsť kľúč, uľahčite si život a požiadajte o riešenie na

Vzorce elektriny a magnetizmu. Štúdium základov elektrodynamiky tradične začína elektrickým poľom vo vákuu. Na výpočet sily interakcie medzi dvoma bodovými nábojmi a na výpočet sily elektrického poľa vytvoreného bodovým nábojom musíte vedieť aplikovať Coulombov zákon. Na výpočet intenzity polí vytvorených rozšírenými nábojmi (nabitý závit, rovina atď.) sa používa Gaussova veta. Pre systém elektrických nábojov je potrebné aplikovať princíp

Pri štúdiu témy "Priamy prúd" je potrebné zvážiť Ohmove a Joule-Lenzove zákony vo všetkých formách Pri štúdiu "Magnetizmu" je potrebné mať na pamäti, že magnetické pole je generované pohybom nábojov a pôsobí na pohybujúce sa náboje. Tu by ste mali venovať pozornosť zákonu Biot-Savart-Laplace. Osobitná pozornosť by sa mala venovať Lorentzovej sile a zvážiť pohyb nabitej častice v magnetickom poli.

Elektrické a magnetické javy spája zvláštna forma existencie hmoty – elektromagnetické pole. Základom teórie elektromagnetického poľa je Maxwellova teória.

Tabuľka základných vzorcov elektriny a magnetizmu

Vo vodičoch môže za určitých podmienok dochádzať k nepretržitému usporiadanému pohybu voľných nosičov elektrického náboja. Tento pohyb sa nazýva elektrický šok. Smer pohybu kladných voľných nábojov sa berie ako smer elektrického prúdu, aj keď vo väčšine prípadov sa elektróny - záporne nabité častice - pohybujú.

Kvantitatívnou mierou elektrického prúdu je sila prúdu ja– skalárna fyzikálna veličina rovná pomeru náboja q, prenášané cez prierez vodiča v časovom intervale t, do tohto časového intervalu:

Ak prúd nie je konštantný, potom na zistenie množstva náboja prechádzajúceho cez vodič vypočítajte plochu obrázku pod grafom prúdu v závislosti od času.

Ak sa sila prúdu a jeho smer s časom nemenia, potom sa takýto prúd nazýva trvalé. Sila prúdu sa meria ampérmetrom, ktorý je zapojený sériovo do obvodu. V medzinárodnom systéme jednotiek (SI) sa prúd meria v ampéroch [A]. 1A = 1 C/s.

Zisťuje sa ako pomer celkového náboja k celkovému času (t. j. podľa rovnakého princípu ako priemerná rýchlosť alebo akákoľvek iná priemerná hodnota vo fyzike):

Ak sa prúd v priebehu času rovnomerne mení od hodnoty ja 1 na hodnotu ja 2, potom je možné nájsť priemernú hodnotu prúdu ako aritmetický priemer extrémnych hodnôt:

Súčasná hustota– prúd na jednotku prierezu vodiča sa vypočíta podľa vzorca:

Keď prúd prechádza vodičom, prúd zažíva odpor z vodiča. Dôvodom odporu je interakcia nábojov s atómami vodivej látky a medzi sebou navzájom. Jednotkou odporu je 1 ohm. Odpor vodiča R určený podľa vzorca:

Kde: l- dĺžka vodiča, S- jeho prierezová plocha, ρ – špecifický odpor materiálu vodiča (pozor, nezamieňať si poslednú hodnotu s hustotou látky), ktorý charakterizuje schopnosť materiálu vodiča odolávať prechodu prúdu. To znamená, že ide o rovnakú charakteristiku látky ako mnohé iné: špecifické teplo, hustota, teplota topenia atď. Jednotkou merania odporu je 1 ohm m. Špecifický odpor látky je tabuľková hodnota.

Odpor vodiča závisí aj od jeho teploty:

Kde: R 0 – odpor vodiča pri 0°C, t- teplota vyjadrená v stupňoch Celzia, α – teplotný koeficient odporu. Rovná sa relatívnej zmene odporu pri zvýšení teploty o 1°C. Pre kovy je vždy väčšia ako nula, pre elektrolyty, naopak, vždy menšia ako nula.

Dióda v DC obvode

Dióda je nelineárny obvodový prvok, ktorého odpor závisí od smeru toku prúdu. Dióda je označená nasledovne:

Šípka v schematickom symbole diódy ukazuje, ktorým smerom prechádza prúd. V tomto prípade je jeho odpor nulový a diódu možno jednoducho nahradiť vodičom s nulovým odporom. Ak prúd preteká diódou v opačnom smere, potom má dióda nekonečne veľký odpor, to znamená, že vôbec neprechádza prúdom a ide o otvorený obvod. Potom môže byť úsek obvodu s diódou jednoducho prečiarknutý, pretože ním nepreteká žiadny prúd.

Ohmov zákon. Sériové a paralelné pripojenie vodičov

Nemecký fyzik G. Ohm v roku 1826 experimentálne zistil, že súčasná sila ja, prúdiaci pozdĺž homogénneho kovového vodiča (teda vodiča, v ktorom nepôsobia žiadne vonkajšie sily) s odporom R, úmerné napätiu U na koncoch vodiča:

Veľkosť R zvyčajne nazývaný elektrický odpor. Vodič s elektrickým odporom sa nazýva odpor. Tento pomer vyjadruje Ohmov zákon pre homogénny úsek reťazca: Prúd vo vodiči je priamo úmerný použitému napätiu a nepriamo úmerný odporu vodiča.

Volajú sa vodiče, ktoré dodržiavajú Ohmov zákon lineárne. Grafická závislosť sily prúdu ja od napätia U(takéto grafy sa nazývajú prúdovo-napäťové charakteristiky, skrátene VAC) je znázornená priamkou prechádzajúcou počiatkom súradníc. Treba poznamenať, že existuje veľa materiálov a zariadení, ktoré nespĺňajú Ohmov zákon, napríklad polovodičová dióda alebo plynová výbojka. Dokonca aj pre kovové vodiče sa pri dostatočne vysokých prúdoch pozoruje odchýlka od Ohmovho lineárneho zákona, pretože elektrický odpor kovových vodičov sa zvyšuje so zvyšujúcou sa teplotou.

Vodiče v elektrických obvodoch možno pripojiť dvoma spôsobmi: sériové a paralelné. Každá metóda má svoje pravidlá.

1. Pravidlá sériového pripojenia:

Vzorec pre celkový odpor rezistorov zapojených do série platí pre ľubovoľný počet vodičov. Ak je obvod zapojený do série n identické odpory R, potom celkový odpor R 0 sa zistí podľa vzorca:

2. Vzory paralelného pripojenia:

Vzorec pre celkový odpor paralelne zapojených rezistorov platí pre ľubovoľný počet vodičov. Ak je obvod zapojený paralelne n identické odpory R, potom celkový odpor R 0 sa zistí podľa vzorca:

Elektrické meracie prístroje

Na meranie napätí a prúdov v jednosmerných elektrických obvodoch sa používajú špeciálne prístroje - voltmetre A ampérmetre.

Voltmeter navrhnutý na meranie rozdielu potenciálov aplikovaného na jeho svorky. Je pripojený paralelne k časti obvodu, na ktorej sa meria potenciálny rozdiel. Každý voltmeter má nejaký vnútorný odpor R B. Aby voltmeter po pripojení k meranému obvodu nezaviedol citeľné prerozdelenie prúdov, musí byť jeho vnútorný odpor veľký v porovnaní s odporom úseku obvodu, ku ktorému je pripojený.

Ampérmeter určené na meranie prúdu v obvode. Ampérmeter je zapojený do série s otvoreným obvodom elektrického obvodu tak, aby ním prechádzal celý meraný prúd. Ampérmeter má tiež nejaký vnútorný odpor R A. Na rozdiel od voltmetra musí byť vnútorný odpor ampérmetra dosť malý v porovnaní s celkovým odporom celého obvodu.

EMF. Ohmov zákon pre úplný obvod

Pre existenciu jednosmerného prúdu je potrebné mať v elektrickom uzavretom obvode zariadenie, ktoré je schopné vytvárať a udržiavať potenciálne rozdiely v úsekoch obvodu pôsobením síl neelektrostatického pôvodu. Takéto zariadenia sú tzv DC zdroje. Volajú sa sily neelektrostatického pôvodu pôsobiace na voľné nosiče náboja zo zdrojov prúdu vonkajšie sily.

Povaha vonkajších síl sa môže líšiť. V galvanických článkoch alebo batériách vznikajú ako výsledok elektrochemických procesov v generátoroch jednosmerného prúdu vznikajú vonkajšie sily pri pohybe vodičov v magnetickom poli. Vplyvom vonkajších síl sa elektrické náboje pohybujú vo vnútri zdroja prúdu proti silám elektrostatického poľa, vďaka čomu je možné v uzavretom okruhu udržiavať konštantný elektrický prúd.

Keď sa elektrické náboje pohybujú po obvode jednosmerného prúdu, vykonávajú prácu vonkajšie sily pôsobiace vo vnútri zdrojov prúdu. Fyzikálne množstvo rovnajúce sa pracovnému pomeru A st vonkajšie sily pri pohybe náboja q od záporného pólu zdroja prúdu ku kladnému pólu do veľkosti tohto náboja sa nazýva zdrojová elektromotorická sila (EMF):

EMF je teda určené prácou vykonanou vonkajšími silami pri pohybe jedného kladného náboja. Elektromotorická sila, podobne ako potenciálny rozdiel, sa meria vo voltoch (V).

Ohmov zákon pre úplný (uzavretý) obvod: Intenzita prúdu v uzavretom obvode sa rovná elektromotorickej sile zdroja vydelenej celkovým (vnútorným + vonkajším) odporom obvodu:

Odpor r– vnútorný (vlastný) odpor zdroja prúdu (závisí od vnútornej štruktúry zdroja). Odpor R– odpor záťaže (odpor vonkajšieho obvodu).

Pokles napätia vo vonkajšom obvode v tomto prípade sa rovná (nazýva sa aj napätie na svorkách zdroja):

Je dôležité pochopiť a zapamätať si: EMF a vnútorný odpor zdroja prúdu sa pri pripojení rôznych záťaží nemenia.

Ak je odpor záťaže nulový (zdroj sa sám uzavrie) alebo je oveľa menší ako odpor zdroja, obvod bude prúdiť skratový prúd:

Skratový prúd - maximálny prúd, ktorý je možné získať z daného zdroja elektromotorickej sily ε a vnútorný odpor r. Pri zdrojoch s nízkym vnútorným odporom môže byť skratový prúd veľmi veľký a spôsobiť zničenie elektrického obvodu alebo zdroja. Napríklad olovené batérie používané v automobiloch môžu mať skratový prúd niekoľko stoviek ampérov. Zvlášť nebezpečné sú skraty v osvetľovacích sieťach napájaných z rozvodní (tisíce ampérov). Aby sa predišlo ničivým účinkom takýchto veľkých prúdov, sú v obvode zahrnuté poistky alebo špeciálne ističe.

Niekoľko zdrojov EMF v okruhu

Ak existuje a niekoľko emf zapojených do série, To:

1. Pri správnom zapojení (kladný pól jedného zdroja je spojený so záporným pólom druhého) sú zdroje spojené, celkové EMF všetkých zdrojov a ich vnútorný odpor možno nájsť pomocou vzorcov:

Napríklad takéto pripojenie zdrojov sa vykonáva v diaľkových ovládačoch, fotoaparátoch a iných domácich spotrebičoch, ktoré fungujú na niekoľko batérií.

2. Ak sú zdroje nesprávne pripojené (zdroje sú spojené rovnakými pólmi), ich celkový EMF a odpor sa vypočítajú pomocou vzorcov:

V oboch prípadoch sa zvyšuje celkový odpor zdrojov.

O paralelné pripojenie Má zmysel pripájať zdroje len s rovnakým EMF, inak sa budú zdroje vybíjať smerom k sebe. Celkový EMF bude teda rovnaký ako EMF každého zdroja, to znamená, že pri paralelnom zapojení nezískame batériu s veľkým EMF. Súčasne sa znižuje vnútorný odpor zdrojovej batérie, čo vám umožňuje získať väčší prúd a výkon v obvode:

To je význam paralelného zapojenia zdrojov. V každom prípade pri riešení problémov musíte najprv nájsť celkový EMF a celkový vnútorný odpor výsledného zdroja a potom napísať Ohmov zákon pre celý obvod.

Práca a súčasný výkon. Joule-Lenzov zákon

Job A elektrický prúd ja prúdiaci cez stacionárny vodič s odporom R, sa premieňa na teplo Q, stojaci na vodiči. Túto prácu je možné vypočítať pomocou jedného zo vzorcov (berúc do úvahy Ohmov zákon, všetky navzájom vyplývajú):

Zákon premeny práce prúdu na teplo experimentálne nezávisle od seba stanovili J. Joule a E. Lenz a je tzv. Joule-Lenzov zákon. Výkon elektrického prúdu rovný pomeru súčasnej práce A do časového intervalu Δ t, pre ktorú bola táto práca vykonaná, takže ju možno vypočítať pomocou nasledujúcich vzorcov:

Práca elektrického prúdu v SI, ako obvykle, je vyjadrená v jouloch (J), výkon - vo wattoch (W).

Energetická bilancia uzavretého okruhu

Uvažujme teraz úplný obvod jednosmerného prúdu pozostávajúci zo zdroja s elektromotorickou silou ε a vnútorný odpor r a vonkajšia homogénna oblasť s odporom R. V tomto prípade užitočný výkon alebo výkon uvoľnený vo vonkajšom obvode:

Maximálny možný užitočný výkon zdroja sa dosiahne ak R = r a rovná sa:

Ak pri pripojení k rovnakému zdroju prúdu s rôznymi odpormi R 1 a R Sú im pridelené 2 rovnaké výkony, potom vnútorný odpor tohto zdroja prúdu možno nájsť podľa vzorca:

Strata výkonu alebo výkon vo vnútri zdroja prúdu:

Celkový výkon vyvinutý zdrojom prúdu:

Aktuálna účinnosť zdroja:

Elektrolýza

Elektrolyty Je zvykom nazývať vodivé médiá, v ktorých je tok elektrického prúdu sprevádzaný prenosom hmoty. Nosičmi voľných nábojov v elektrolytoch sú kladne a záporne nabité ióny. Elektrolyty zahŕňajú mnohé zlúčeniny kovov s metaloidmi v roztavenom stave, ako aj niektoré pevné látky. Hlavnými predstaviteľmi elektrolytov široko používaných v technológii sú však vodné roztoky anorganických kyselín, solí a zásad.

Prechod elektrického prúdu cez elektrolyt je sprevádzaný uvoľňovaním látky na elektródach. Tento jav sa nazýva elektrolýza.

Elektrický prúd v elektrolytoch predstavuje pohyb iónov oboch znakov v opačných smeroch. Kladné ióny sa pohybujú smerom k zápornej elektróde ( katóda), záporné ióny – na kladnú elektródu ( anóda). Ióny oboch znakov sa objavujú vo vodných roztokoch solí, kyselín a zásad v dôsledku štiepenia niektorých neutrálnych molekúl. Tento jav sa nazýva elektrolytická disociácia.

Zákon elektrolýzy experimentálne založil anglický fyzik M. Faraday v roku 1833. Faradayov zákon určuje množstvo primárnych produktov uvoľnených na elektródach počas elektrolýzy. Takže hmotnosť m látka uvoľnená na elektróde je priamo úmerná náboju Q prešiel cez elektrolyt:

Veľkosť k volal elektrochemický ekvivalent. Dá sa vypočítať pomocou vzorca:

Kde: n- valencia látky, N A – Avogadrova konštanta, M– molárna hmotnosť látky, e– elementárny náboj. Niekedy sa pre Faradayovu konštantu používa aj nasledujúci zápis:

Elektrický prúd v plynoch a vákuu

Elektrický prúd v plynoch

Za normálnych podmienok plyny nevedú elektrický prúd. Vysvetľuje sa to elektrickou neutralitou molekúl plynu, a teda absenciou nosičov elektrického náboja. Aby sa plyn stal vodičom, musí byť z molekúl odstránený jeden alebo viac elektrónov. Potom sa objavia voľné nosiče náboja - elektróny a kladné ióny. Tento proces sa nazýva ionizácia plynov.

Molekuly plynu môžu byť ionizované vonkajším vplyvom - ionizátor. Ionizátory môžu byť: prúd svetla, röntgenové žiarenie, prúd elektrónov príp α -častice Molekuly plynu sa tiež ionizujú pri vysokých teplotách. Ionizácia vedie k vzniku voľných nosičov náboja v plynoch - elektróny, kladné ióny, záporné ióny (elektrón kombinovaný s neutrálnou molekulou).

Ak vytvoríte elektrické pole v priestore, ktorý zaberá ionizovaný plyn, potom sa nosiče elektrického náboja dostanú do usporiadaného pohybu - takto vzniká elektrický prúd v plynoch. Ak ionizátor prestane fungovať, plyn sa opäť stane neutrálnym rekombinácia– tvorba neutrálnych atómov iónmi a elektrónmi.

Elektrický prúd vo vákuu

Vákuum je stupeň riedenia plynu, pri ktorom môžeme zanedbať zrážku medzi jeho molekulami a predpokladať, že stredná voľná dráha presahuje lineárne rozmery nádoby, v ktorej sa plyn nachádza.

Elektrický prúd vo vákuu je vodivosť medzielektródovej medzery vo vákuu. Existuje tak málo molekúl plynu, že ich ionizačné procesy nedokážu poskytnúť množstvo elektrónov a iónov, ktoré sú potrebné na ionizáciu. Vodivosť medzielektródovej medzery vo vákuu môže byť zabezpečená len pomocou nabitých častíc vznikajúcich v dôsledku emisných javov na elektródach.

• späť
• Vpred

Ako sa úspešne pripraviť na CT z fyziky a matematiky?

Pre úspešnú prípravu na CT z fyziky a matematiky je okrem iného potrebné splniť tri najdôležitejšie podmienky:

1. Preštudujte si všetky témy a vyplňte všetky testy a úlohy uvedené vo vzdelávacích materiáloch na tejto stránke. Nepotrebujete k tomu vôbec nič, a to: každý deň venovať tri až štyri hodiny príprave na CT z fyziky a matematiky, štúdiu teórie a riešeniu úloh. Faktom je, že CT je skúška, pri ktorej nestačí vedieť len fyziku či matematiku, ale treba vedieť rýchlo a bez neúspechov vyriešiť veľké množstvo problémov na rôzne témy a rôznej zložitosti. To posledné sa dá naučiť len riešením tisícok problémov.
2. Naučte sa všetky vzorce a zákony vo fyzike a vzorce a metódy v matematike. V skutočnosti je to tiež veľmi jednoduché, vo fyzike je len asi 200 potrebných vzorcov a v matematike ešte o niečo menej. V každom z týchto predmetov je asi tucet štandardných metód na riešenie problémov základnej úrovne zložitosti, ktoré sa možno aj naučiť, a teda úplne automaticky a bez problémov vyriešiť väčšinu CT v správnom čase. Potom budete musieť myslieť len na tie najťažšie úlohy.
3. Zúčastnite sa všetkých troch stupňov skúšobného testovania z fyziky a matematiky. Každý RT je možné navštíviť dvakrát a rozhodnúť sa pre obe možnosti. Opäť platí, že na CT musíte okrem schopnosti rýchlo a efektívne riešiť problémy a znalosti vzorcov a metód vedieť aj správne plánovať čas, rozložiť sily a hlavne správne vyplniť odpoveďový formulár bez zamieňanie čísiel odpovedí a problémov, či vlastné priezvisko. Taktiež je počas RT dôležité zvyknúť si na štýl kladenia otázok v problémoch, ktorý sa nepripravenému človeku na DT môže zdať veľmi nezvyčajný.

Úspešná, usilovná a zodpovedná implementácia týchto troch bodov vám umožní ukázať na CT výborný výsledok, maximum toho, čoho ste schopní.

Našli ste chybu?

Ak si myslíte, že ste našli chybu v školiacich materiáloch, napíšte nám o nej e-mailom. Chybu môžete nahlásiť aj na sociálnej sieti (). V liste uveďte predmet (fyziku alebo matematiku), názov alebo číslo témy alebo testu, číslo úlohy, prípadne miesto v texte (strane), kde je podľa vás chyba. Popíšte tiež, o akú chybu ide. Váš list nezostane bez povšimnutia, chyba bude buď opravená, alebo vám bude vysvetlené, prečo nejde o chybu.