Natężeniem prądu elektrycznego nazywa się stosunek ładunku przepływającego przez dowolny poprzeczny przekrój przewodnika do czasu przepływu tego ładunku: I=dq/dt

Szczególnym przypadkiem jest prąd stały, którego natężenie jest niezmienne w czasie (I=const) I=Q/t

Gdzie Q-to ładunek elektryczny przepływający przez poprzeczny przekrój przewodnika, wyr. w kulombach (C ). t-czas przepływu ładunku, wyr. W sek. (s). I- nateżenie prądu el. Wyr. w Amperach (A)

Jednostką natężenia prądu jest 1 amper (1A).

Napięcie elektryczne określa stos. Pracy wykonanej przy przemieszczaniu ład. Q miedzy 2 ptk Pola A i B do wartości przemieszczanego ładunku: U=A/Q,

Jeśli ład. el. Pobierają energię ze źródła napięcia, to napięcie źródłowe nazywane jest siłą elektromotoryczną (skrót: SEM)

E=A_pob/Q Gdzie E-siła elektromot. Wyr. w (V). A_pob-Energia pobrana ze źródła wyr. w watosek. (W⋅s),(dżulach). Q-to ładunek elektryczny wyr. w kulombach (C ). Jeśli ład. el. oddają energię, to występujące napięcie nazwane jest spadkiem napięcia: U= A_odd /Q gdzie: U-napięcie (spadek napięcia) wyr. w woltach (V), A_odd-energia oddana wyrażona w watosek. (W⋅s)

Rezystancja (opór el.) przewodnika jest zależna od rodzaju mat., z którego przew. jest wyk. I jest wprost prop. do długości przewodnika, a odwr. Prop. do jego przekr. poprz.: R=p⋅(1/s) gdzie: p - rezystywność (opór właściwy) materiału przewodu w omometrach (Ωm), l-długość w metrach. S-pole przekroju poprz. W metrach kwadratowych.

Rezystywność jest cechą materiału, z którego wykonany jest przewodnik. Jednostką rezystancji jest om Ω. Om jest wart. Rezystancji jaka istnieje między 2 ptk przewodnika, gdy napięcie 1V występuje miedzy tymi ptk wywołuje w przewodniku przepływ prądu o wart. 1A 1Ω=1V/1A. Odwrotnością rezystancji jest konduktancja G (przewodność) : G=1/R jednostką konduktancji jest simens (S) równy 1/Ω. Odwrotność rezystywności materiału nazywa się konduktywnością γ=1/p Konduktywność mieży się w simensach na metr (S/m).

Moc i praca prądu elektrycznego.

Ład. el. Q, przepływajacy pod wpływem różnicy potencjałów (napięcia) U=V_A-V_B wykonuje pracę: A=QU. Jedn. pracy (energi) jest jeden dżul (j), który jest pracą wykonaną prze ład. o wart. 1kulomba (1C=1A⋅s) pod wpływem różnicy potencjałów równej 1woltowi 1J=1C⋅1V=1V⋅1A⋅1s.

Praca wykonana w jednostce czasu jest mocą. W przypadku prądu stałego mającego wart. I mamy: P=A/t=(Q/t)⋅U=1U

Jednostką mocy jest jeden wat (W): 1W-1V⋅1A .

Prawo Ohma.

Prawo to stwierdza, że natężenie prądu stałego I płynącego przez przewodnik jest wprost proporcjonalny do napięcia el. U wystepującego miedzy końcami przewodnika, a odwrotnie prop. Do jego rezystancji: I=U/R.

Prawa Kirchhoffa.

1.dotyczy bilansu prądów w węźle obwodu elektrycznego prądu stałego. Stwierdza one, że w każdym węźle obwodu elektrycznego suma natężeń prądów wpływających do węzła równa się sumie natężeń prądów wypływających z węzła. Jeżeli przyjąć prądy wpływające jako dodatnie, a wypływające jako ujemne to wzór ogólny przyjmuje postać

• I_k=0

2.wyraża bilans napięć w oczku obwodu el. Stwierdza ono, że w dowolnym oczku obwodu elektrycznego suma algebraiczna sił elektromotorycznych (napięć źródłowych) jest równa sumie algebraicznej spadków napięć na rezystancjach tego oczka:

∑ E₁ = ∑ R_kI_k

Rozwiązując powyższe równania otrzymuje się wzory pozwalające obliczyć rezystancje gałęzi równoważnej gwiazdy:

Bądź rezystancje gałęzi równoważnego trójkąta (przy zamianie gwiazdy rezystancji w równoważny trójkąt):

Prawo Coulomba.

Zgodnie z tym prawem siła F, z jaką na każdy z dwóch ładunków punktowych Q₁ i Q₂ działa ich wspólne pole el. jest proporcjonalna do iloczynu tych ładunków, a odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości r między tymi ładunkami. Siła ta zależy również od właściwości środowiska, w którym umieszczono ładunki. Wartość siły w układzie SI podaje wzór:

Gdzie: ε - przenikalność elektryczna bezwzględna środkowa.

Natężenie pola elektrycznego.

Zgodnie z prawem Coulomba na ładunek q działa sieła

Jest ona proporcjonalna do ładunku próbnego. Określając intensywność pola el. na jednostkę ład. próbnego otrzymuje się: E=F/q.

Wielkość ta, czyli stosunek siły działającej na umieszony w dowolnym punkcie przestrzeni ładunek próbny dodatni do wartości tego ładunku, nazywa się natężeniem pola el. w tym punkcie. Natężenie pola el. jest wielkością wektorową, a zwrot wektora e jest zgodny ze zwrotem wektora siły f działającej na ładunek próbny dodatni.

Jednostką natężenia pola el. jest V/m. wynika to ze wzoru:

Wielkość V to potencjał pola el. Pot elektryczny określa stos. Pracy, jaką należałoby wykonać, aby przenieść ład elementarny z danego miejsca pola do miejsca, w którym potencjał jest równy zero, do wartości tego ładunku.

Elektromagnesy.

Zwrot lini pola określa reg. śruby prawoskrętnej jeśli śruba taj jest wkręcana tak, że jej ruch postępowy jest zgodny ze zwrotem prądu, to zwrot ruchu obrotowego śruby wskazuje zwrot linii pola m.

Pole magnetyczne przedstawia się za pomocą linii pola m. Suma wszystkich linii pola m. przechodzących przez określony przekrój nazywa się strumieniem magnetycznym (Φ).

Prawo Biota i Savarta.

Prawo to pozwala określić, w dowolnym punkcie A przestrzeni, indukcję pola magnetycznego dB pochodzącą od elementu dl plrzwodnika, prze który przeplywa prąd o natężeniu I. Prawo określa wzór podany prze Laplace'a:

μ - przenikalność magnetyczna bezwzgl środowiska w którym oblicza się indukcje magnetyczna,

r - odległość ptk A, w którym oblicza się induk. magnet. Od elementu dl,

α - kąt między osią elementu dl a odcinkiem łączącym element dl z ptk A.

Natężenie pola magnet. i (pr. prepływu)

Oprócz indukcji magnet. do opisu pola m. używa się jeszcze innej wielkości wektorowej, zależnej od konfiguracji obwodów elektr. I wartości płynących w nich prądów, a niezależnej od wartości środowiska. Wielkość ta nazywa się nateżeniem pola magnet., a jej wartość określa wzór:H=B/ μ.

Wektory B i H mają ten sam kier.i zwrot. Jednostką natężenia pola magnet. jest 1 amper na metr !/A/m). jednostkę wyznaczamy ze wzoru:

Gdyż 1 H=1Ω⋅s.

Właściwości magnetyczne materiałow.

Wszystkie materiały dzielimy na 3 grupy: diamagnetyki, paramagnetyki i ferromagnetyki.

W materiałach diamagnetycznych pole m. prądów elementarnych przeciwdziała polu m. zew: wypadkowa indukcja magnet. jest mniejsza niż w próżni B<μ₀H.

W mat. Paramagnet. Pole m. prądów elementar. Współdziała z polem m. zew: wypadkowa indukcja magnet. mniejsza

Jest więszka niż w próżni B>μ₀H

W ferromagnetykach pole m. prądów element. współdziała z polem magnet. zew: wypadkowa indukcja m. jest dużo razy większa niż w próżni: B>>μ₀H.

Współczynnik proporcjonalności L nazywa się indukcyjnością własna cewki i jest stos. Strumienia magnet., skojażonego z daną cewką (lub zwojem), do płynącego prze nią prądu, który ten strumień wywołuje: L=Ψ/I [H]

Indukcyjność wzajemna

Jeżeli pole m. wytważane jest przez prąd płynący w cewce i w tym polu m. znajduje się druga cewka usytuowana tak, że pole m. choćby częściowo ją przenika, to taki układ nazywa się układem cewek sprzężonych magnetycznie. Strumienie skojarzone z poszczególnymi cewkami oznaczone są literą Ψ z dwoma indeksami cyfrowymi u dołu, z Których 1 oznacza cewkę, z którą dany strumień jest skojarzony, a drugi oznacza cewkę, w której płynie prąd el. wytwarzający dany strumień. W środowisku jednorodnym, o stałej przenikalności magnet. poszczególne strumienie skojarzone cewek są prop. Do wytwarzających je prądów:

Ψ₁₁=L₁i₁ Ψ₂₁=M₂₁i₁

Zjawisko indukcji elektromagnetycznej.

Indukowanie się siły elektromot. E w przewodniku porzuszającym się z prędkością w w polu m. o indukcji B. Kier i zwrot siły elektromoto. indukowanej w przewodniku poruszającym się w polu m. określa reguła prawej dłoni: jeżeli wuprostowana prawą dłoń ułożymy tak, że linie pola m. będą w nią wchodziły, a kciuk ustawiony prostopadle w stos. do palców będzie wskazywał kierunek ruchu przewodu to 4 palce ułożone wzdłuż przewodu wskażą zwrot siły elektromoto indukowanej.

Prądy wirowe.

Jeśli materiał przewodzący prąd el. zostanie umieszczony w zmiennym polu magnetycznym (takim materiałem może również być ferromagnetyk), to w przewodniku tym indukują się siły elektromotoryczne, pod wpływem których powstają prądy, które ze względu na kołowy kształt ich drogi, nazwane są pr. w.

Siła elektro dynamiczna działająca na przewód z prądem umieszczony w polu m.

Jeśli przewód, przez który płynie prąd el. zostnie umieszczony u polu m to działa na niego siła zwana siła elektrodynamiczną. Wartość tej siły podaje prawo Ampere'a. Według tego prawa wart. Siły elektrodynam. Działającej na prostoliniowy przewód, o dl. l, przez który płynie prąd I, umieszczony w równomiernym polu m. O indukcji B, określa wzór: F=Bilsin(l,B) gdzie sin(l,B)- sin kąta zawartego między osią przewodu a linią pola m. Przechodzącą przez tę oś.

Kierunek i zwrot określa regułą lewej dłoni: jeżeli wyprostowana lewą dłoń ułożymy tak, że linie pola m. będą w nią wchodziły, a wyprostowane 4 palce, ułożone wzdłuż przewodu wskazują zwrot prądu płynącego w przewodniku, to kciuk, ustawiony prostopadle w stosunku do wyprostowanych 4 palców, wskaże kierunek i zwrot siły elektrodynam. Działającej na prewód

---