magnetyzm sciaga, budownictwo PG, fizyka, teoria - pytania


Pole magnetyczne

*ma indukcję B, jeżeli na ładunek próbny qo poruszający się w danej przestrzeni z prędkością v działa siła F F=qovBsin@ (siła Lorentza)

Działanie pola magn. Na przewodnik z prądem

*prąd to uporządkowany ruch ładunków, więc pole magn. będzie wywierać siłę na przewodnik, w którym płynie prąd. N=nSl; F=evBsin@nSl; I=enSv; F=ilBsin@; dla przewodnika prostoliniowego: F=I (lxB); dla krzywoliniowego dF=I (dlxB)

Moment magnetyczny M=I (SxB)

Dipolowy moment magn. U=IS

Pole magn. Przewodnika z prądem

*Obraz otrzymujemy rysując tzw. Linie wektora indukcji magn.(linie pola magn.)

*wektor B jest styczny do tych linii

Przenikalność magnetyczna

uo= 4pi .10^-7 [N/m] (1H=1Wb/A)

*u= uour - przenik.magn. ośrodków

*ur względna przenikalność

Natężenie pola magn.

*H=B/u

Prawo Ampera'a

H=I/2pir, 2pirH=I; całka pow. z Hdl=2pirH => całka okrężna Hdl=I (postać matem. Prawa Ampera.)

*Całka okrężna-cyrkulacja wektora H wzdłuż linii pola magn. ytwarzanego przez przewodnik z prądem=natężeniu prądu płynącego w przewodniku.

Natężenie pola magn. dla solenoidu

*Solenoid posiada n zwojów na jedn. długości, przez które płynie prąd o natężeniu I => całka pow. z Hdl= całka od A do B z Hdl+ całka od B do C z Hdl…+całka pow. od D do A z Hdl. Ponieważ pole jest jednorodne więc: całka od A do B z Hdl= Hl; Hl=Inl => H=In

Prawo Biota-Savarta

*Jeżeli prąd płynie przez przewodnik o bardziej skomplikowanym kształcie, to do wyliczenia natężenia stosuje się prawo Biota a nie Ampera.

*Natęż. dla przewodnika nieskończenie długiego dH= I / 4pi . dlxr / r3; dH=I / 4pi . dlsin@ / r2; H=całka z dH= I / 4pi razy całka z dlxr / r3 (dla nieskońćzonego przewodnika mamy h= I/4pi razy całka od -& do +& z dxsin@/r2 (niech r= pierw. z x2+R2) to H= I/4pi razy całka od -& do +& z Rdx / (x2+R2)^3/2 => H=I/2piR

Prawo Gaussa dla pola magn.

Całka pow. z BdS=0 Strumień ind. magn przez dowolną powierzchnię zamkniętą=zero

Oddziaływanie przewodników z prądem

*prąd elekt. wytwarza pole magn.

*pole magn. oddziałuje na przewodnik z prądem => przewodniki z prądem muszą na siebie oddziaływać za pośrednictwem pola magn.

*zał. prądy płyną prostopadle do płaszczyzny i mają zgodne kierunki =>|B|= uI1/2pid. Pole magn. wytworzone przez przewodnik 1 działa na przewodnik 2 siłą F=I2 l B1=u l I1 I2/ 2pid

Indukcja elektromagnetyczna

*powstawanie prądów elektr. wskutek zmian pola magnetycznego. Wielkość prądu indukcyjnego jest proporcjonalna do szybkości powstawania magnesu lub szybkości zmiany natężenia prądu w obwodzie pierwotnym

Strumień ind. magn.

*Yb=całka pow. z BdS

*dla obwodu płaskiego i pola jedno.: Yb= BScos@

Prawo indukcji Faradaya

*indukowana w obwodzie SEM indukcji $ind = - prędkość strumienia magn. Yb przenikającego przez powierzchnie ograniczoną tym obwodem. $ind= - dYb/dt; [1Wb=1T.m2]

Reguła Lenza

Prąd indukowany w obwodzie ma taki kierunek, że wytwarzane przez ten prąd własne pole magn przeciwdziała zmianie strumienia magn, która go wywołuje (zbliżanie magnesu powoduje odpychanie)

Indukcja wzajemna i własna

*Jeżeli w jednym obwodzie zmienia się natężenie prądu, to zgodnie z indukcją Faradaya w drugim obwodzie znajdującym się w pobliżu pierwszego jest indukowana SEM: $ind2= - dY21/dt, Yb21 strumień ~ do B1, która jest ~ do I1

*Strumień magn. wytwarzany przez prąd przenika przez obwód=> każda zmiana natężenia wywoła w nim powstanie SEM indukcji: Y=LI, L- wsp. indukcji własnej; $ind= - dY/dt= - L Di/dt

*prąd rośnie SEM działa przeciwnie do kierunku prądu

*obwód wykazuje większy opór dla prądu zmiennego

*SEM jest przyczyną powstawania iskry, gdy przerywa się obwód

L - indukcyjność zależy od kształtu i rozmiaru obwodu; dla solenoidu L=u.r2S/l; L=[1H= 1Wb/A=1V.S/A]

Drgania i fale elektromagn.

*Obwód LC składa się z kondensatora o pojemności C i cewki o indukcyjności L

*w chwili początkowej w kondensatorze nagromadzony jest qo, prąd nie płynie

*kondensator się rozładowuje

*napiecie miedzy okładkami maleje

*w obwodzie płynie prąd

*w cewce powstaje SEM podtrzymująca przepływ prądu

*Kondensator ładuje się, napiecie rośnie

*Kondensator ładuje się do wartości pocz. z przeciwnym znakiem=>natężenie=zero

*prąd płynie w przeciwnym kierunku

*kondensator rozładuje się, naładuje itd.

* w ten sposób powstaja drgania elektryczne

*z zas. Zachowania energii Ec=qo^2/2c (ener. Pola elektr. naładowanego kond.); El= 0,5 LI2 (energia przekazywana cewce)

Gdy konden. Jest rozładowany=> energia pola i natężenie SA max i jeżeli w obwodzie nie ma strat (nie ma oporu) to Ec=>El

Równanie drgań elektrycznych

*w obwodzie LC występuje napięcie na kondensatorze i SEM cewki. W dowolnej chwili napiecia muszą się równoważyć : Q/C= - L dI/dt; I=dQ/dt => Q/C= - L d^2Q/dt^2

*równanie różniczkowe drgań w obwodzie LC: d^2Q/dt^2 + 1Q/LC=0

*rozw. Równ. Róż. Q=Qocos(wt+fi); w=1/ pierw z LC pulsacja drgań, Qo amplituda ładunku kondensatora, fi- faza początkowa.

*dla t=0 mamy Q=Qo => fi=0 i Q=Qocoswt; różniczkując: I= - Iosinwt; U=Uocoswt

Drgania wymuszone i rezonans

*LC obwód wyidealizowany, bo w rzeczywistości wystepuje opór R (wydzielanie ciepła Joule'a)=> energia maleje, drgania zanikają => otrzymujemy drgania swobodne tłumione beta=R/2L (współ. tłumienia)

*można uzyskać drgania wymuszone, gdy w obwód włączymy zmienną SEM zmieniającą się z pulsacją $=$o cosWt

*drgania ładunku mają max. amplitudę

pulsacja ma wartość pierw z [w^2-2beta^2] rezonans miedzy drganiami ładunku w obwodzie a zmienną SEM

Przepięcie

*rezonansowe napięcie na konden. Może być wielokrotnie większe od źródła wymuszającego

Prąd przesunięcia

*prąd chwilowy

*natężenie wskazuja dwa amperomierze A1 i A2 włączone przed i za kondensatorem

* prąd dopływa i odpływa

*miedzy okładkami kond. znajduje się izolator przewodzący tylko prąd zmienny.

*prąd pomiedzy okładkami istniejeistnieje pole magn

*pole magn. istnieje konden. ładuje się lub rozładow.

*natężenie prądu przesunięcia- funkcja szybkości zmiany natężenia pola elektr. Q=$ES; dQ/dT= $S dE/dt; Ip= dYd/dt

*p. przesunięcia jest przedłużeniem prądu przewodzenia

Prąd uogólniony

Iu=I+Ip

*prawo Ampera: całka pow. z Hdl= Iu= I + dYd/dt

Wirowe pole elektryczne

*kołowy zwój umieszczony w prostopadłym zmiennym polu magn.

Indukcja magn. rośnie

*SEM ind. powoduje przepływ prądu w zwoju w przeciwnym kierunku do ruchu wsk. Zegara.

*ze względu na symetrie nie można umieścić źródła SEM w żadnym pkt. Zwoju

*należy przyjąć, że SEM jest rozłożona jest równomiernie na całym obwodzie

*w zwoju zostało wytworzone pole elektr. styczne w każdym pkt. Linie tego pola są okręgami. Jest to POLE WIROWE.

*jeśli usuniemy zwój nie będzie przepływał prąd, ale ind. pole elektr. będzie nadal istniało

*zmienne pole magn. wytwarza wirowe pole elektryczne $ind= całka pow. z Edl [uogól. Prawo Faradaya]

* cyrkulacja wektora natężenia pola elektr. po dowolnym konturze= - szybkość zmiany strumienia magn. przechodzącego przez ten kontur.

Równania Maxwella (całkowe)

  1. calka pow. Edl= - dYb/dt [uogól. prawo ind Faradaya; zmienne p. magn. wytwarza wirowe p. elektr, które może wytworzyć prąd

  2. 2) całka pow. Hdl= I+ dYd/dt [uogól. Prawo Ampera]; prąd elektr. wytwarza wirowe p. magn.

  3. Całka pow. DdS = q [prawo Gaussa dla p. elektr]; ładunek wytwarza p.elektr. o indukcji odwrotnie proporcjonalnej do kwadratu odległości

  4. Całka pow. BdS=0 [prawo Gaussa dla pola magn.]; nie istnieje w przyrodzie, linie indukcji są krzywymi zamkniętymi

Równania Maxwella stanowią podstawę teorii zjawisk elektromagn.

Emisja fal elektromagn.

*Każda zmiana w czasie pola elektr. wywoła powstanie zmiennego pola magn., które z kolei wytworzy zmienne pole elektr. itd. Taki ciąg nazywa się FALĄ ELEKTROMAGNETYCZNĄ.

*drganiom elektr. towarzyszy okresowa zmiana energii pola elektr. w energie pola magn cewki i odwrotnie

* Jeśli obwód nie zawiera oporu, w którym wydzieliłoby się ciepło to energia=const. Jest to OBWÓD ZAMKNIĘTY.

*OBWÓD OTWARTY: cewkę zamieniamy w przewód, okładki zmniejszamy, przewody prostujemy

Dipol elektryczny

*moment dipolowy zależy od czasu

*jeśli do prętów dipola doprowadzimy zmienne napięcie, to pręty będą się ładować . Obwód taki nazywamy Oscylującym dipolem elektr.

Prędkość fal elektromagn.

*Wzajemne sprzężone pola elektr i magn tworzą falę poprzeczną

*w fali elektromagn. Bi E SA prostopadłe do siebie oraz do kierunku rozchodzenia się fali rotE= - GB/Gtl rotB=$u GE/Gt (poch. Cząstkowa)

*jest to fala harmoniczna

E=Emsin (kx-wt); B=Bmsin(kx-wt); GE/Gx= - GB/Gt; kEmcos(kx-wt)=wBmcos(kx-wt); Em/Bm= w/k; Em/Bm= k/$uw; k/$uw=w/k=> (w/k)^2=1/$u

*prędkość fali elektromagn. V= 1/ pierw.$u

*v=3 . 10^8 m/s=c Em/Bm=c

Prąd zmienny

*jeśli zwój w postaci metalowej ramki ustawimy tak że oś obrotu będzie prostopadła do linii sił pola magn i zaczniemy go obracać ruchem jednost. Z prędkością kątową w, to strumień magn. Y przenikający zwój będzie funkcją czasu Y=Yocos(wt+fi), Yo-max strumień

* $(t)= - dY/dt = - dYocos(wt+fi)/dt= wYosin(wt+fi)= $osin(wt+fi); $o=wYo amplituda SEM

Obwód prądu zmiennego z oporem

*gdy jest opór, płynie prąd:

I=Uosinwt/R= Iosinwt (z Pr. Ohma); Io=Uo/R

Obwód prądu zmiennego z oporem, indukcyjnością i pojemnością:

*prąd będzie przesunięty w fazie wzg. napięcia U= RI+ L Di/dt+ 1/c razy całka z Jdt

*Amplituda prądu I=Iosin(wt-fi); Uosinwt=RIosin(wt-fi)+ wLcos(wt-fi)- Io/wc cos(wt-fi)

*w celu wyznaczenia amplitudy posługujemy się wykresem wektorowym (wskazowym)

Obwód prądu zmiennego

*zawiera cewke o indukcyjności L, występuje siła SEM

*wartość napięć: Us= (2pifL)Is; Xl=2pifL opór bierny

* opór bierny pojemnościowy Us= Is/2pifc

Jeżeli w obwodzie prądu zmiennego są połączone szeregowo opory: czynny R(opornik), indukcyjny Xl(cewka) i pojemnościowy xc(kondensator) to wypadkowy wektor napięcia U= simie geometrycznej wektorów napięcia na każdym z oporów

Prąd trójfazowy

*sinusoidalny prąd zmienny

*Generator trójfazowy zaopatrzony jest w 3 uzwojenia



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
sciaga fiza, budownictwo PG, fizyka, teoria - pytania
Fizyka pytania i odpowiedzi, budownictwo PG, fizyka, teoria - pytania
prąd elektryczny zadania, budownictwo PG, fizyka, teoria - pytania
8. Indukcja elektromagnetyczna. Prad przemienny, budownictwo PG, fizyka, zadania, zbior zadan
Odpowiedzi B6ci, Budownictwo PK, Fizyka budowli, pytania
Termin II KBI, Budownictwo PK, Fizyka budowli, pytania
sciaga teoria II, Budownictwo PG, Semestr 1, Fizyka, Ściągi, teoria na koła
pytania egzam, Budownictwo PG, Semestr 2, Fizyka
Pytania z fizyki na egzamin, Budownictwo PG, Sem II, Fizyka, Egzamin
zadania z relatywistyki, Budownictwo PG, Semestr 1, Fizyka, Ściągi, teoria na koła, Zadania, Relatyw
II kolo - teoria, Budownictwo PG, Semestr 1, Fizyka, Ściągi, teoria na koła
fiz bud opracowane pytania, PK, Budownictwo ogółne i fizyka budowli, zaliczenie, BOF (Fizyka Budowli
SPRA831, Budownictwo PG, Semestr 2, Fizyka, Laborki Fizyka, Laborki - chomik, Laboratorium (metalbob
RP Teoria Sciąga, Budownictwo, II TOB zaoczne PP, I sem, Probabilistyka i prawdopodobieństwo, labora
Fizyka - Teoria, PG Zarządzanie (Semestr 1), fizyka

więcej podobnych podstron