Prąd i magnetyzm

- natężenie prądu

Prad to ruch ladunków. Natezenie pradu to wielkosc ladunku

przeplywajacego przez dana powierzchnie. Kiedy koniecznie jest uwzglednienie

kierunku przeplywu pradu, przyjmuje sie, ze kierunek ten jest zgodny

z kierunkiem ruchu ladunku dodatniego (czerwone kuleczki reprezentuja

ladunek dodatni) a przeciwny do kierunku ruchu ladunku ujemnego. Jak widac

z przykladu powierzchni zóltej i rózowej definicja nie zalezy od wyboru

powierzchni. Kazda spójna i niezapetlona powierzchnia, która dzieli dany

obszar na dwa rozlaczne podobszary jest dobra do wyznaczenia natezenia

pradu

Wyobrazmy sobie przewodnik z pradem. Wstawmy do wnetrza tego

przewodnika powierzchnie, która podzieli go na dwa obszary. Obliczymy teraz

ile ladunków przeplynie przez ta powierzchnie w jednostce czasu. Liczbe tychze

ladunków na jednostke czasu nazywamy natezeniem pradu.

Patrzac na ta analogie, jeszcze raz powtórze, ze choc natezenie

pradu powinnismy nazywac strumieniem ladunku

przeplywajacego w jednostce czasu przez powierzchnie S, to

przez wzgledy historyczne uzywamy nazwy natezenie pradu.

Przypominam, ze kiedy mamy do czynienia z powierzchnia

zamknieta wektor ds kierujemy na zewnatrz powierzchni.

Zatem kiedy prad wyplywa na zewnatrz ladunek zawarty

wewnatrz powierzchni maleje, zatem jego przyrost jest

ujemny Q<0. I na odwrót, kiedy ladunek wplywa do

powierzchni wtedy calka daje wklad ujemny (bo kierunek

wektora gestosci pradu jest przeciwny do kierunku wektora

ds), a przyrost ladunku jest dodatni Q>0.

Czyli dywergencja gestosci pradu jest równa lokalnej zmianie

gestosci ladunku. Ta rózniczkowa postac wzoru nazywana jest

zwykle równaniem ciaglosci.

- prawo Ohma U=RI

Opór jest zwiazany z oddzialywaniem elektronów

z czasteczkami przewodnika, mozemy wiec go uwazac za

rodzaj tarcia na jaki natrafiaja poruszajace sie ladunki

elektryczne. Wielkosc oporu elektrycznego zalezy od

materialu. Aby scharakteryzowac wlasnosci elektryczne

róznych materialów wprowadza sie wielkosc nazywana

oporem wlasciwym (rezystywnoscia), który jest równy

oporowi drutu o przekroju kolowym i jednostkowym polu

powierzchni o jednostkowej dlugosci.

Opór jest tym mniejszy im wieksze jest pole przekroju

przewodnika.

- opór

Opór wlasciwy, zalezy od temperatury. W dosc szerokim

zakresie temperatur (dla metali zakres ten siega zwykle

ponizej -100C do temperatury nizszej niz temperatura

topnienia)

- oporniki R

Szczególnym typem oporników sa oporniki o regulowanej

opornosci, tzw. potencjometry. Potencjometr wyposazony jest

zwykle w pokretlo, które kieruje ruchem tzw. slizgacza.

Slizgacz przesuwa sie po powierzchni zwoju z materialu

przewodzacego, zmieniajac przez dlugosc przewodu przez

który przeplywa prad, a co za tym idzie opornosc

potencjometru.

- siła elektromotoryczna

Jakikolwiek uklad ladunków elektrycznych bedzie dazyl do

obnizenia swojej energii potencjalnej. Zatem ruch jaki bedzie

w tym ukladzie ladunków indukowany przez sily

oddzialywania elektrostatycznego zaniknie w chwili gdy

energia potencjalna ukladu osiagnie swoje minimum. Aby

podtrzymac ruch ladunku elektrycznego potrzebna jest inna

sila. Sile generujaca róznice potencjalów w zródle energii

elektrycznej (bateria, akumulator, pradnica) nazywamy sila

elektromotoryczna – w skrócie SEM. W ukladzie SI wartosc

sily elektromotorycznej mierzymy podobnie jak napiecie

w woltach. SEM o wartosci jeden wolt nadaje ladunkowi

jednego kulomba energie jednego dzula.

- prawa Kirhoffa

1.Prawo Kirchhoffa mówi, ze suma pradów wplywajacych do

wezla musi byc równa sumie pradów wyplywajacych z wezla.

2.Suma algebraiczna sil elektromotorycznych w dowolnym

oczku jest równa sumie spadków napiec na oporach

elektrycznych w tym oczku.

- siła Lorentza F= q v B

B jest tu wektorem indukcji magnetycznej reprezentujacym

pole magnetyczne a v q jest wektorem predkosci ladunku

elektrycznego.

W ukladzie SI jednostka indukcji magnetycznej jest Tesla [T]

Kiedy w jakims obszarze przestrzeni mamy okreslone pola

elektryczne E i magnetyczne B, to sila dzialajaca na ladunek

elektryczny w wybranym punkcie przestrzeni wynosi

- przewodnik z prądem w polu magnetycznym

Zatem wartosc sily dzialajacej na przewodnik o dlugosci L

i pradzie I, pochodzaca od pola magnetycznego B

skierowanego prostopadle do kierunku tego pradu wyraza sie

prostym wzorem F=BIL.

- diody

Trioda pozwolila na budowe wzmacniaczy elektronicznych.

Wzmacniacz elektroniczny jest urzadzeniem, które pozwala na

zwiekszanie mocy sygnalów elektrycznych. W praktyce

wzmacniacz nie wzmacnia slabego sygnalu, tylko przenosi

przebieg slabego sygnalu na prad o wiekszej mocy. W efekcie

otrzymujemy zblizony do sygnalu sterujacego przebieg pradu

o wiekszej mocy. Do wzmacniania sygnalu wykorzystywana

byla prostoliniowa czesc charakterystyki pracy triody. Praca

poza obszarem liniowym powodowalaby znieksztalcenia

wzmacnianego sygnalu.

- cyklotron – rozpędza jony

- p. Gaussa

Podstawowa cecha pola magnetycznego jest brak ladunków

magnetycznych. Pole magnetycznej powstaje na skutek ruchu

ladunków, czyli wtedy gdy pojawia sie prad. Linie pola

magnetycznego mozemy zdefiniowac jako linie styczne do

wektora indukcji B. Linie te podobnie jak linie pola

elektrycznego moga sie urywac jedynie na ladunkach

magnetycznych. Poniewaz jednak takich ladunków nie ma

linie pola magnetycznego nie moga sie urywac. Nie majac

innego wyboru tworza zamkniete petle.