electricity Flashcards
Elektriskais elementārlādiņš. Elementārlādiņš.
Amerikāņu fiziķis R.Millikens eksperimentāli pierādīja, ka elektriskais lādiņš ir diskrēts, t.i., jebkurš elektriskais lādiņš sastāda veselu kārtu no elementāra lādiņa e = 1,6 10-19 C. Elementārās daļiņas elektrons un protons ir attiecīgi elementāru negatīvu un pozitīvu lādiņu nesēji.
Elektriskais lādiņš. Elektriskā lādiņa nezūdamības likums.
Amerikāņu fiziķis R.Millikens eksperimentāli pierādīja, ka elektriskais lādiņš ir diskrēts, t.i., jebkurš elektriskais lādiņš sastāda veselu kārtu no elementāra lādiņa e = 1,6 10-19 C. Elementārās daļiņas elektrons un protons ir attiecīgi elementāru negatīvu un pozitīvu lādiņu nesēji.
jebkuras noslēgtas sistēmas elektrisko lādiņu algebriskā summa paliek nemainīga, lai arī kādi procesi notiktu šajā sistēmā.
Metāli, pusvadītāji un dielektriķi.
Vadītāji dalās divās grupās:
1. pirmā veida vadītāji - tie ir visi metāli, kuru vadītspēju nodrošina brīvie elektroni;
2. otrā veida vadītāji – tie ir skābju šķīdumi un izkausēti sāļi, kuru vadītspēju nodrošina pozitīvie un negatīvie joni.
Tipiskākie dielektriķu pārstāvji ir: stikli, plastmasas, keramika, halogēnsārmu kristāli NaCl, BaF, CaF2. Parastos apstākļos vadītspēju nodrošina brīvie elektroni. Tipiskākie pusvadītāju pārstāvji ir: germānijs Ge, silīcijs Si, gallija arsenīds GaAs, indija antimons InSb utt. – vadītspēju nodrošina elektroni un caurumi.
Tāda nosacīta sadalīšana pamatota ar lādiņu nesēju skaita lielo atšķirību metālos, pusvadītājos un dielektriķos, kas izsauc milzīgas kvalitātes atšķirības, piemēram, siltumvadītspējā, mehāniskās īpašībās, optiskās īpašībās (caurspīdīgumu dielektriķu un daļai pusvadītāju redzamajā apgabalā un necaurspīdīgumu metālos).
Visus dielektriķus nosacīti var iedalīt trīs grupās: nepolārie, polārie un jonu.
Pie pirmās dielektriķu grupas pieder vielas, kuru molekulas ir simetriski sakārtotas, t.i., pozitīvo un negatīvo lādiņu simetrijas centri sakrīt, un rezultātā molekulu dipolais moments
Pie otrās dielektriķu grupas pieder vielas, kuru molekulām ir asimetriska uzbūve, t.i. pozitīvo un negatīvo lādiņu simetrijas centri nesakrīt.
Jonu kristāliem raksturīgi telpiskie režģi, kas sastāv no joniem ar regulāru lādiņa zīmes maiņu.
Elektriskais lauks. Elektriskā lauka intensitāte. Lauka superpozīcijas princips.
Par elektrostatisko lauku sauc telpas apgabalu, kur uz nekustīgiem elektriskajiem lādiņiem darbojas spēki.
Elektriskā lauka intensitāte ir fizikāls lielums dotajā punktā, kurš vienāds ar spēku, kāds darbojas uz šajā punktā novietoto pozitīvo vienīblādiņu:
E = F/Q
Elektriskā lauka intensitātes mērvienība SI sistēmā ir 1 N/C – tāda lauka intensitāte, kurš uz 1C punktveida lādiņu iedarbojas ar 1N lielu spēku.
Pieredze parādīja, ka Kulonu spēkiem pielietojams spēku darbības neatkarības princips, proti, rezultējošais spēks F, kurš darbojas uz punktveida lādiņu Q0 no lauka puses, ir vienāds ar spēku Fi, kas pielikti lādiņam Q0 no katra lādiņa Qi puses, vektoriālo summu.
Strāvas stiprums un blīvums. Strāvas eksistences nosacījumi.
Džoula likums.
Oma likuma integrālā un diferenciālā formā Elektriskā lauka darbs.
Strāvas stiprums vadītājā ir tieši proporcionāls pieliktajam spriegumam.
Vadītāja pretestība ir atkarīga no tā izmēriem, formas, materiāla un temperatūras. Vadītājam ar nemainīgu šķērsgriezumu pretestība ir tieši proporcionāla tā garumam un apgriezti proporcionāla tā šķērsgriezuma laukumam
Elektriskā lauka enerģija.
Elektriskā lauka potenciāls.
Ja punktveida lādiņa Q elektrostatiskajā laukā no punkta 1 uz punktu 2 pa brīvi izvēlētu trajektoriju pārvietojas cits punktveida lādiņš Q0, tad spēks, kas pielikts lādiņam, veic darbu. Elementārā ceļā dl darbs ir
Darbs, kas ir veikts pārvietojot lādiņu Q0 no punkta 1 uz punktu 2 nav atkarīgs no pārvietošanas trajektorijas, bet tiek noteikts no sākuma 1 un beigu 2 punkta stāvokļa. Attiecīgi punktveida lādiņa elektrostatiskais lauks ir potenciāls, un elektrostatiskie spēki – konservatīvi .
Jebkurā elektrostatiskā lauka punktā potenciāls ir fizikāls lielums, kuru nosaka kā potenciālo enerģiju, kura piemīt pozitīvam vienīblādiņam, kas ir ievietots šajā punktā.
Potenciāls ir fizikāls lielums, ko nosaka ar pozitīvā vienīblādiņa pārvietošanas no bezgalības uz doto punktu darbu.
Elektriskā lauka intensitāte dielektriķos. Relatīvā dielektriskā caurlaidība.
Elektriskā lauka intensitātes vektoru plūsma.
Lielums dFī = EndS = E*dS ir elektriskā lauka intensitātes vektora plūsma caur laukumu dS.
Elektriskā lauka intensitātes vektoru līnijas.
Elektriskais lauks dielektriķos. Dielektriķu polarizācija.
Lai skaitliski aprakstītu dielektriķa polarizāciju, parasti izmanto vektoriālo lielumu – polarizētību, ko nosaka ar dipolmomenta tilpuma vienību dielektriķim.
Elektrostatiskā lauka iedarbībā dielektriķis polarizējas, t.i. notiek lādiņu pārvietošanās.
Rezultātā uz dielektriķa labās malas būs pozitīvo lādiņu uzkrāšana ar virsmas blīvumu + ’, bet uz kreisās malas negatīvo lādiņu uzkrāšana ar virsmas blīvumu - ’.
Lādiņus, kuri radās dielektriķa polarizācijas rezultātā, sauc par saistītiem.
Tātad, dielektriķa polarizācija izsauc elektriskajā lauka samazināšanos tajā, salīdzinot ar lauku vakuumā, tas nozīmē, ka saistītu lādiņu rašanās noved pie papildus elektriskā lauka E’ rašanās, kas ir vērsts pret ārējo lauku E0, un to pavājina.
Vadītājs elektriskajā laukā. Kapacitāte.
Ievietojot vadītāju ārējā elektrostatiskā laukā, vai to uzlādējot, iedarbosies elektrostatiskais lauks, kā rezultātā elektriskie lādiņi sāks pārvietoties. Lādiņu pārvietošanās turpināsies tik ilgi, kamēr neiestāsies lādiņu sadalījuma līdzsvars, pie kura elektrostatiskais lauks vadītājā pārvēršas nullē.
Tas notiek ļoti ātri – sekundes desmitdaļās. (Ja lauks nebūtu vienāds ar nulli, tad vadītājos sāktos lādiņu kustība, proti, strāva, bez enerģijas patēriņa no ārējā avota, kas ir pretrunā ar enerģijas nezūdamības likumu E = 0).
elektrostatiskais lauks uz ārējās virsmas ir vērsts pa normāli katrā tā punktā.
Ja uzlādē vadītāju ar lādiņu Q, tad nekompensētie lādiņi novietojas tikai uz vadītāja virsmas, pie tam sadalās vienmērīgi.
Proporcionalitātes koeficientu starp Q un sauc par izolēta vadītāja elektrokapācitāti
Izolēta vadītāja elektrokapacitāte tiek noteikta ar lādiņu, kas, uzliekot vadītājam, palielina tā potenciālu par vienību.
Vadītāja kapacitāte ir atkarīga no tā izmēriem un formas, bet nav atkarīga no materiāla un agregātstāvokļa. Kapacitāte tāpat nav atkarīga no vadītāja lādiņa un tā potenciāla.
Kirhofa I. Likums. Kirhofa II. Likums.
1.Mezglā ieplūstošo strāvu algebriskā summa ir vienāda ar nulli.
nezūdamības
2. Noslēgtā kontūrā sprieguma krituma algebriskā summa ir vienāda ar tā zaros ieslēgto elektrodzinējspēku algebrisko summu.
