81. PRAWO INDUKCJ FARADAYA. INDUKCYJNOŚĆ

Prawo indukcji Faradaya jest jednym z podstawowych równań elektrodynamiki.

Sformułowane zostało na podstawie doświadczenia:

obserwujemy iż w czasie ruchu magnesu względem zwoju wskazówka galwanometru wychyla się, pokazując że w obwodzie został wytworzony prąd. Gdy magnes pozostaje nieruchomy- wskazówka nie wychyla się. Kierunek wychylenia wskazówki zależy od tego jaki biegun użyjemy. Doświadczenia pokazały, że główną role odgrywa tu względny ruch magnesu i zwoju. Nie ma znaczenia czy zwój porusz się w stronę magnesu czy magnes w stronę zwoju.

Prawo Faradaya określa kierunek i wartość siły elektromotorycznej (SEM). Strumień indukcji magnetycznej(
) może być wywołany przez

kowanej S

Prawo Faradaya można zapisać w postaci
ponieważ

Reguła Lenza określa kierunek indukowanej SEM. Prąd indukowany ma zawsze taki kierunek, że przeciwdziała zmianie, która go wywołuje. Dlatego jest minus w równaniu (35-1)

***

INDUKCYJNOŚĆ

Indukcyjność określa zdolność obwodu do wytwarzania strumienia pola magnetycznego powstającego w wyniku płynięcia przez obwód prądu i.

W dwóch cewkach znajdujących się blisko siebie powstaje indukowana SEM jeżeli prąd i płynący przez jedną z nich wytwarza zmieniający się wraz z prądem strumień
przechodzący przez drugą cewkę.

W ściśle nawiniętej cewce, toroidzie i środkowej części długiego solenoidu - we wszystkich trzech przypadkach strumień
wytwarzany w każdym ze zwojów przez prąd i jest jednakowy.

Prawo Faradaya dla takich cewek:

Indukcja wzajemna.

82.Obwody LC

Obwód drgający LC - zamknięty obwód elektryczny składający się ze zwojnicy i kondensatora (początkowo naładowanego), w którym powstają drgania elektromagnetyczne o częstotliwości zależnej od pojemności C i indukcyjności L obwodu.


W obwodzie LC zachodzą ciągłe przemiany energii pola elektrycznego (kondensatora) w energię pola magnetycznego (zwojnicy). Okres drgań obwodu LC wyraża się wzorem:

Drgania w takim obwodzie zwykle mają charakter gasnący ze względu na występowanie oporu omowego R, na którym występują straty energii.
Drganiom w układzie LC podlegają wielkości fizyczne, takie jak: ładunek Q i napięcie U na okładkach kondensatora oraz natężenie prądu I. Ich zależności wyrażają się wzorami:
Q = Q₀ sin ωt
I=dQ/dt więc I = I ₀cos ωt = Q₀ω cos ωt
U = -U ₀sint
gdzie: Q₀ - maksymalny ładunek na kondensatorze,

83.Obwody RLC

Napięcie na zaciskach źródła:

gdzie φ jest różnicą faz między natężeniem prądu i napięciem

Z-zawada (impedancja), i_m- amplituda prądu ,

Zawadą szeregowego obwodu RLC nazywamy całkowity opór takiego obwodu:

P_sk=U_skI_skcosϕ

84.Równania Maxwella

.	Postać różniczkowa	Postać całkowa	Nazwa	Zjawisko fizyczne opisywane przez równanie
1.			prawo Faradaya	Zmienne w czasie pole magnetyczne wytwarza wirowe pole elektryczne
2.			prawo Ampère'a rozszerzone przez Maxwella	Przepływający prąd oraz zmienne pole elektryczne wytwarzają wirowe pole magnetyczne
3.			prawo Gaussa dla elektryczności	Źródłem pola elektrycznego są ładunki
4.			prawo Gaussa dla magnetyzmu	Pole magnetyczne jest bezźródłowe, linie pola magnetycznego są zamknięte

gdzie:

• D - indukcja elektryczna, [ C / m²]

• B - indukcja magnetyczna, [ T ]

• E - natężenie pola elektrycznego, [ V / m ]

• H- natężenie pola magnetycznego, [ A / m ]

• Φ_D - strumień indukcji elektrycznej, [ C = A·s]

• Φ_B - strumień indukcji magnetycznej, [ Wb ]

• j - gęstość prądu, [A/m²]

• ρ - gęstość ładunku, [ C / m³]

• 
  - operator dywergencji, [1/m],

• 
  - operator rotacji, [1/m].

Z Równań Maxwella możemy wyliczyć prędkość rozchodzenia się fali elektromagnetycznej: Dla światła: (dodatkowe) równania falowe: , Rozwiązanie równań falowych: 85.Widmo fal elektromagnetycznych Wszystkie fale można uszeregować wg częstotliwości. Taką klasyfikację fal nazywamy widmem fal elektromagnetycznych. Widmo fal elektromagnetycznych nie ma granicy ani górnej ani dolnej. Częstotliwość fal[Hz] : Radiowe <10^9, mikrofale10^9 - 10^12^, podczerwień 10^12-10^14 promieniowanie widzialne 10^14 - 10^15 , nadfiolet 10^15 - 10^16 , promienie Roentgena 10^16 -- 10^19 , promieniowanie gamma > 10^1^9 Fale elektromagnetyczne poruszają się z prędkością światła i zależnie od długości fali przejawiają się jako (od fal najdłuższych do najkrótszych): fale radiowe, mikrofale, podczerwień, światło widzialne, ultrafiolet, promieniowanie X, promieniowanie gamma. Pasmo Długość [m] Fale radiowe >1*10^-4Mikrofale 10^-3 -3*10^-1 Podczerwień 7*10^-7 - 1*10^-3 Światło widzialne 4*10^-7 - 7*10^-7 Ultrafiolet 10^-8 - 4*10^-7 Promieniowanie rentgenowskie 10^-^10 -10^-8 -Promieniowanie gamma <10^-10

---