Ćwiczenie 1

POLE ELEKTRYCZNE:

Polem elektrycznym- nazywamy własność przestrzeni polegającą ma tym, że na umieszczone w tej przestrzeni ciała naelektryzowane działa siłą elektryczną.

Prawo Coulomba- siła oddziaływania elektrycznego dwóch znajdujących się w próżni punktowych ładunków elektrycznych jest wprost proporcjonalna do iloczynu q1*q2 tych ładunków i odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości r między nimi, jest ona przy tym skierowana wzdłuż prostej łączącej te ładunki.

Przenikalność elektryczna względna- wskazuje ile razy przenikalność danego środowiska jest większa od przenikalności elektrycznej próżni.

Natężenie pola elektrycznego- w danym punkcie nazywamy stosunek siły działającej na umieszczony w tym punkcie próbny ładunek dodatni +q do tego ładunku.

E=F/q, gdzie: E- współczynnik proporcjonalności, q- ładunek elementarny.

Pojemność elektryczna- jest to stosunek ładunku elektrycznego nagromadzonego na okładzinach do napięcia między nimi jest stały.

C=Q/U, gdzie Q- ładunek doprowadzony do kondensatora, U- napięcie na zaciskach kondensatora.

Kondensatory i ich połączenia-

Ze względu na budowę rozróżniamy:

~kondensatory płaskie utworzone przez dwie płyty przedzielone dielektrykami.

~kondensatory kuliste w postaci dwóch współosiowych walców przedzielone dielektrykami

Kondensatory mogą być łączone:

-równolegle

-szeregowo

-szeregowo-równolegle

Energia pola elektrycznego (kondensatora) - nie zależy od sposobu ładowania, lecz tylko od wartości napięcia do którego został naładowany kondensator.

Wytrzymałość elektryczna- wielkość charakteryzująca układ izolacyjny, w szczególności dielektryk, określona jako wartość napięcia elektrycznego, przy której następuje przebicie

POLE MAGNETYCZNE:

Żródła pola magnetycznego- mogą być wytworzone przez magnesy trwałe lub przez prąd przepływający przez przewody.

Strumień magnetyczny- jest równy 1Wb, jeżeli przez powierzchnię 1m2 przechodzi prostopadle linie pola magnetycznego o indukcji równej 1T. Jednostka strumienia magnetycznego jest 1 weber [1Wb].

Φ=B*S

Natężenie pola magnetycznego- jest to stosunek indukcji magnetycznej B do przenikalności magnetycznej μ. Jednostka natężenia pola magnetycznego w układzie SI jest 1 A/m. H=B/μ

Liniami sił pola magnetycznego- nazywamy linie poprowadzone w polu magnetycznym w taki sposób, że w każdym punkcie styczna do linii indukcji magnetycznej pokrywa się z kierunkiem wektora indukcji magnetycznej B w tym punkcie pola. Linie indukcji magnetycznej nigdzie się nie zrywają, to znaczy, że nie mają ani początku ani końca.

Indukcja magnetyczna- miarą pola magnetycznego jest wielkość wektorowa określona w każdym punkcie pola, którą nazywamy indukcją magnetyczną i oznaczamy przez B. Kierunek indukcji magnetycznej przyjmujemy zgodny z osią igły magnetycznej swobodnie zawieszonej w polu magnetycznym. Zwrot wektora indukcji magnetycznej określamy od bieguna południowego do bieguna północnego swobodnie zawieszonej igły magnetycznej. Wektor indukcji magnetycznej jest styczny do linii pola. Zwrot linii pola magnetycznego przyjmuje się zgodny ze zwrotem wektora indukcji magnetycznej.

Siła elektrodynamiczna- nazywamy siłę jaką pole magnetyczne działa na umieszczony w nim przewodnik z prądem. Kierunek siły elektrodynamicznej jest zawsze prostopadły do przewodnika, przez który płynie prąd i do linii magnetycznego. Siła elektrodynamiczna występuje w:

• przewodniku przy zmianie przekroju

• w zwojach kołowych

w przewodach równoległych (nieskończenie długich, różnych długościach)

Obwodem magnetycznym- nazywamy układ zamknięty rurek indukcji magnetycznej. Technicznie obwód magnetyczny stanowi zwykle układ elementów z materiału ferromagnetycznego wykonany w celu uzyskania w pewnym obszarze pola magnetycznego o zadanych własnościach.

Energia pola magnetycznego.( cewki o indukcyjności L)- Jeżeli do źródła o sile elektromotorycznej stałej E przyłączymy cewkę o indukcyjności L i rezystancji R. W polu magnetycznym cewki jest magnetyzowana energia zużyta na wytworzenie pola.

E + eL = Ri

Zjawisko indukcji magnetycznej- istota zjawiska polega na powstaniu siły elektromotorycznej w dowolnym obwodzie przy zmianie strumienia magnetycznego skojarzonego z obwodem.

Własności magnetyczne materiałów:

Paramagnetyki- przenikalność względna magnetyczna jest dla paramagnetyków nieznacznie większa od próżni. Paramagnetykami są np. aluminium, cyna, magnez

Diamagnetyki- przenikalność względna magnetyczna jest dla diamagnetyków nieznacznie mniejsza od próżni. Diamagnetykami są np. miedź, cynk, ołów

Ferromagnetyki- względna przenikalność magnetyczna może być dużo większa od próżni, przy czym jej wartość zależy od natężenia pola magnetycznego. Ferromagnetykami są np. żelazo, kobalt, nikiel

Ogniwo- źródło energii elektrycznej, w której energia powstaje w wyniku reakcji elektrochemicznej; składającej się z 2 półogniw połączonych bezpośrednio roztworem elektrolitu lub rozdzielonych półprzepuszczalną błoną.

Prądnica: maszyna elektryczna przetwarzająca energię mechaniczną na energię elektryczną. Części: stojan (część nieruchoma związana z podłożem) oraz wirnik (część wirująca umieszczona wewnątrz stojana). Energię mechaniczną doprowadza do prądnicy obracający wał, na którym jest umieszczony wirnik; zawierający cewkę zasilaną prądem elektrycznym, wytwarzającą strumień magnetyczny. Wirujący z prędkością obrotową n wirnik powoduje przemienne przenikanie tego strumienia przez uzwojenie cewki o z zwojach, umieszczonej w stojanie dzięki temu indukuje się w niej napięcie źródłowe (siła elektromotoryczna)

Miernik o magnesie ruchomym: pole magnetyczne wytworzone przez prąd płynący w cewce oddziałuje na umieszczony wewnątrz niej magnez trwały i stara się ustawić do zgodnie z kierunkiem pola. Siła działająca na magnez jest proporcjonalna do natężenia pola wytworzonego przez cewkę, a zatem do wartości prądu. Do wytworzenia momentu zwracającego można stosować sprężynki, częściej jednak wykorzystuje się działanie na organ ruchomy nieruchomego magnesu trwałego. Rozwiązanie takie charakteryzuje się dużą pewnością pracy i jest stosowana w pojazdach narażonych na wstrząsy. Dokładność tych przyrządów jest niewielka, rzędu: 1,5-10%

Metoda techniczna- polega na pomiarze prądu i napięcia i obliczaniu rezystancji wg .prawa Ohma; do pomiaru jest potrzebny amperomierz i woltomierz. Dlatego też metoda techniczna nazywana jest metodą amperomierza i woltomierza. Woltomierz i amperomierz mogą być włączone w dwojaki sposób. W pierwszym układzie pomiarowym mierzymy amperomierzem prąd płynący przez mierzoną, natomiast napięcie mierzone woltomierzem jest sumą napięć na rezystancji i amperomierzu. W drugim układzie pomiarowym amperomierz mierzy sumę prądów płynących przez rezystancję mierzoną i przez woltomierz, natomiast napięcie mierzone woltomierzem jest równe napięciu na rezystancji.

Metoda mostkowa- badany element elektryczny stanowi jedną z gałęzi mostka pomiarowego, w pozostałych gałęziach znajdują się elementy wzorcowe. Stan, gdy w gałęzi przekątnej mostka pomiarowego nie płynie prąd elektryczny, nosi nazwę stanu równowagi mostka pomiarowego, a zależność między parametrami poszczególnych gałęzi w stanie równowagi - warunku równowagi.

Omomierz- elektryczny miernik rezystancji, wuwzorcowany w Ohmach, układ pomiarowy omomierza jest zasilany energią elektryczną z wewnętrznej baterii; rozróżnia się omomierze magnetyczne zwykłe oraz iloczynowe, które stosuje się często do mierzenia - pośrednio - wielkości nieelektryczne( np. temperatura)

Pomiary wielkości elektrycznych

Miernik wskazówkowy - miernik przeznaczony do wskazywania z określoną dokładnością wartości wielkości mierzonej za pomocą wskazówki materialnej lub świetlnej, przesuwającej się wzdłuż podziałki.

Działanie:

Częścią składową każdego miernika jest ustrój pomiarowy. Ustrój posiada część nieruchomą i ruchomą, tzw. Organ ruchomy, do którego ,przymocowana jest wskazówka Podziałka miernika o organie ruchomym obraca się dookoła osi. Poza tym organ ruchomy to następujące części:

Oś, sprężyna, trzymak sprężyny, korektor, wskazówka, ciężarek

Klasa dokładności miernika K oznacza liczbę określającą procentowo nieprzekraczalną granicę jego błędu podstawowego. Występują następujące klasy dokładności: 0,1;0,2;0,5;1;1,5;2,5;5.

Błąd względny pomiaru jest odchyłką wartości poprawnej od wartości odczytanej z miernika

mająca mieć miejsce przy pomiarze.

Zakres pomiarowy - nazywa się tą część zakresu wskazań od dolnej granicy do górnej, w której wskazania nie powinny być obarczone błędem większym niż dopuszczalny błąd podstawowy

Uchyb względny miernika- uchyb miernika dogodnie jest określić w stosunku do wartości końcowej zakresu pomiarowego x_max.

Uchyb bezwzględny miernika - jest to różnica między wartością wielkości mierzonej wskazaną przez miernik x_w a wartością tej wielkości określoną za pomocą przyrządu kontrolnego x_o.

Błąd podstawowy miernika- jest to największy dopuszczalny błąd bezwzględny miernika w warunkach w jakich był wzorcowany (częstotliwość, temperatura, obecność obcych pól magnetycznych itp.)przy czym błąd bezwzględny jest różnicą między wartościami wskazanymi przez miernik, a wartością poprawną zmierzoną za pomocą przyrządu o odpowiedniej dokładności.

---