Prawo Coulomba. Jednostka ładunku elektrycznego.

Siła wzajemnego oddziaływania dwóch punktowych ładunków elektrycznych

jest wprost proporcjonalna do iloczynu tych ładunków i odwrotnie proporcjonalna

do kwadratu odległości między ich środkami. Prawo to można przedstawić za

pomocą wzoru:F=k*q1q2/rkw F - siła wzajemnego oddziaływania dwóch

punktowych ładunków elektrycznych, q1 , q2 - punktowe ładunki elektryczne,

r - odległość między ładunkami, k - współczynnik proporcjonalności:k=1/4pi*eps

k=1/4pi*esp0-dla prozni F=1/4pi*eps”*”Qq/rkw ε - stała dielektryczna - układ

dwóch równych ładunków o przeciwnych znakach, znajdujących się w niewielkiej

odległości. Elektryczny moment dipolowy - wektor P =q .l o kierunku dipola i

zwrocie od -q do +q.

Co to są: natężenie pola elektrycznego, indukcja elektryczna i strumień indukcji

elektrycznej?

*Natężenie pola elektrycznego jest wektorową wielkością fizyczną opisującą pole

elektryczne, równą stosunkowi wektora siły oddziaływania elektrostatycznego (F)

działającej na umieszczony w danym punkcie pola ładunek próbny (Q) do wartości

tego ładunku E=F->/q

*Indukcja elektryczna - w fizyce wielkość używana do opisu pola elektrycznego

D=eps0*E

*Strumień indukcji elektrycznej - gdy D = const - D *S (iloczyn skalarny 2

wektorów: wektor indukcji razy wektor powierzchni). Q=D *S * cos - iloczyn skalarny

*Prawo Gaussa:Strumień indukcji elektrycznej przechodzący przez dowolną

powierzchnię zamkniętą jest równy całkowitemu ładunkowi zawartemu wewnątrz

jej powierzchni

Potencjał i napięcie elektryczne. Zdefiniuj obie wielkości i podaj ich jednostkę.

*Potencjał elektryczny w danym punkcie pola elektrycznego jest to stosunek energii

potencjalnej ładunku próbnego umieszczonego w tym punkcie pola do wartości tego

ładunku. V=Ep/q=k*q/r jednostka jest 1 volt [1V=1I/1C]

*Napięcie elektryczne - różnica potencjałów elektrycznych między dwoma

punktami obwodu elektrycznego lub pola elektrycznego. Napięcie elektryczne to

stosunek pracy wykonanej podczas przenoszenia ładunku między punktami, dla

których określa się napięcie do wartości tego ładunku.UAB=VA-VB UAB=WAB/q

Jednostką napięcia jest 1 wolt.

Jaką pracę należy wykonać, aby przesunąć ładunek q z punktu o potencjale V, do

punktu o potencjale Vb?

Aby przesunąć ładunek q z punktu A do B należy wykonać pracę równą różnicy

energii potencjalnej ładunku w punktach A i B. WAB=Epa-Epb=q*VA-q*VB=

q delta VAB z tego wynika ze WAB=q*UAB

Różnica potencjałów między punktami A i B równa jest napięciu między tymi

punktami.praca w polu elektrycznym jest rowna iloczynowi ladunku i napiecia

Pojemność elektryczna przewodnika i kondensatora. Ich jednostka.

*Przewodnika - stosunek ładunku zgromadzonego na tym przewodniku do jego

potencjału.C=Q/V [1F=1C/1V]

*Kondensatora - stosunek ładunku zgromadzonego na jego okładkach do

napięcia między nimi. C=Q/U [1F=1C/1V]

*Kondensator - układ dwóch lub więcej przewodników lub płyt o różnych

potencjałach i przeciwnych ładunkach.

Opisz szeregowe i równoległe połączenie dwóch kondensatorów.

*Połączenie szeregowe (obwód szeregowy) jest to taki rodzaj połączenia elementów

elektrycznych, w którym koniec jednego elementu łączy się z początkiem

następnego. Połączenie takie tworzy szereg (łańcuch) elementów, w którym prąd

elektryczny musi przepływać kolejno przez wszystkie elementy (natężenie prądu

ma więc taką samą wartość dla wszystkich elementów w połączeniu szeregowym)

Dla połączenia szeregowego kondensatorów wypadkowa pojemność jest mniejsza

niż najmniejsza ze składowych pojemności.1/C=1/C1+1/C2+q/C3 Q=const

U=/const C=Q/sumaUi

*Połączenie równoległe (obwód równoległy) jest to taki rodzaj połączenia

elementów elektrycznych, w którym wszystkie końce oraz wszystkie początki s

kładowych elementów są połączone razem. Połączenie takie tworzy odpowiednią

ilość gałęzi, w których mogą płynąć różne prądy, ale które zasilane są takim

samym napięciem elektrycznym.Dla połączenia równoległego kondensatorów

wypadkowa pojemność jest sumą składowych pojemności.C=C1+C2+C3

C=sumai=1C1 U=const Q=/const C=sumai=1*Qi/U

Co to jest prąd elektryczny i jego natężenie?

*Prąd elektryczny jest to uporządkowany ruch ładunków elektrycznych.

Nośniki prądu : elektrony w metalach, jony dodatnie i ujemne w cieczach i gazach,

dziury i elektrony w półprzewodnikach . Kierunek prądu - kierunek nośników

dodatnich. Natężenie prądu jest wielkością fizyczną charakteryzującą przepływ

prądu elektrycznego zdefiniowaną jako stosunek wartości ładunku elektrycznego

przepływającego przez wyznaczoną powierzchnię do czasu przepływu ładunku.

I=Q/t[1A=1C/1s] I=dQ/dt-jezeli Q=/const dQ - zmiana ładunku równoważna

przepływającemu ładunkowi (kulomb), dt - czas przepływu ładunku (sekunda),

I - natężenie prądu elektrycznego (amper).

Prawo Ohma dla przewodnika i obwodu liniowego.

*Jeżeli do przewodnika przyłożymy napięcie elektryczne U, to wytworzone pole

elektryczne spowoduje przepływ prądu o natężeniu I. R=U/I R=const

Stosunek napięcia do natężenia jest stały dl danego przewodnika i jest równy

oporowi elektrycznemu R tego przewodnika. [1om=1V/1A]

*Prawo Ohma dla obwodu zamkniętego:

Jeżeli źródło prądu włączymy w obwód, to nastąpi spadek napięcia na oporze

wewnętrznym i wówczas napięcie , występujące na zaciskach źródła wynosi:

Uz=E-I*Rw E=Uz+I*RwbUz=I*Rz E=I(R2+Rw)

Prawa Kirchoffa.

*I prawo:W dowolnym węźle obwodu suma algebraiczna natężeń prądów

wpływających i wypływających jest równa 0. Węzeł - punkt, w którym łączy się

kilka gałęzi obwodu. I1+I2+I3=I4+I5 nsumai=1 I1=0 rysunek

*II Prawo:W dowolnym oczku obwodu suma algebraiczna wszystkich sił

elektromotorycznych SEM i spadków napięć jest równa 0. Oczko- dowolna

zamknięta część obwodu lub cały obwód. Sumai=1 Ei+sumai=1 Ii*Ri=0

Od czego zależy opór przewodnika liniowego?

*Opór elektryczny przewodnika nie zależy od napięcia i natężenia prądu.

*Opór przewodnika liniowego zależy od temperatury R=R0 (1+alfa*delta t),

rozmiarów przewodnika oraz od materiału, z którego jest zbudowany. Alfa-

temperaturowy wspólczynnik oporu R=ni*l/s l-dugosc s-pole przekroju ni-opor

wlasciwy ni=1/sigma sigma-przewodnictwo wlasciwe

Jaką zależność wykorzystuje się w termometrach oporowych? Opisz ją

odpowiednim wzorem.

*Termometry oporowe wykorzystują zależność R=f(T). Termometr oporowy -

wykorzystuje zjawisko zmiany oporu elektrycznego przy zmianie temperatury,

stosowanym czynnikiem jest platyna, brąz, półprzewodniki, specjalne stopy.

Opisz szeregowe i równoległe połączenie 2 oporników.

*Dla szeregowego połączenia n oporników można wyliczyć rezystancję wypadkową

(opór wypadkowy), R jako sumę rezystancji składowych: I=const R=R1+R2+R3...+

Rn Rc=sumai=1 Ri U=U1+U2+...U3 rysunek

*Dla równoległego połączenia n oporników można wyliczyć rezystancję

wypadkową (opór wypadkowy), R, który jest mniejszy od najmniejszego oporu

składowego:U=const 1/Rc=1/R1+1/R2+1/R3+...+1/Rn 1/Rc=sumai=1 1/Ri rys

Praca i moc prądu stałego i zmiennego.

*Praca prądu elektrycznego w obwodzie prądu stałego jest równa iloczynowi napięcia

źródła energii elektrycznej, natężenia prądu przepływającego przez odbiornik oraz

czasu przepływu prądu. W przypadku zmian natężenia prądu lub napięcia praca jest

sumą prac elementarnych podobnie jak w przypadku zmian siły.W=U*I*t=q*U

[J=V*A*s] Gdy I = const, U = const

Przy przeniesieniu ładunku q w polu elektrycznym siły elektryczne wykonują pracę:

W =q U = UI t, q= It, I=q/t lub q=const dw=I*dq=U*I*dt W=calka(u gory t na dole 0)

U*I*dt

*Moc prądu - stosunek pracy do czasu lub jako pochodną pracy względem czasu,

W=const. P=W/t=U*I lub P=dw/dt=U*I [1W=1J/1s]

*Praca prądu zmiennego: W=U*I*T*cos fi

*Moc: P=1/2 U0*I0*cos fi=U*I*cos fi

Oznaczenia:U- napięcie skuteczne; U0 - maxymalna wartość napięcia; I - natężenie

skuteczne prądu elektrycznego; I0 - maxymalne natężenie prądu elektrycznego;

T - czas; fi - kąt przesunięcia fazowego

Które ciała są - wg, teorii pasmowej - dobrymi przewodnikami prądu elektrycznego,

a które są złymi przewodnikami?

*Model pasmowy przewodnictwa ciał stałych:

Zakłada przybliżenie jednoelektronowe. W krysztale, składającym się z IV atomów,

poziomy energetyczne elektronów powtarzają się IV krotnie, czyli są N - krotnie

zdegenerowane. Każdy pojedynczy poziom energetyczny rozpada się na IV

poziomów. Tworzą się dozwolone pasma energetyczne. Pasma te w ciele stałym

odpowiadają poziomom energetycznym w atomie. Pasma te są przedzielone pasmami

wzbronionymi.

*Przewodniki:

Nad pasmem całkowicie zapełnionym zwanym pasmem walencyjnym leży pasmo

częściowo zapełnione, zwane pasmem przewodnictwa P. Wewnątrz pasma P

elektrony mogą być przenoszone na wyższe poziomy energetyczne. Ciała stałe,

które mają częściowo zapełnione pasmo energetyczne są dobrymi przewodnikami

prądu elektrycznego.

*Izolatory:

To ciała , które nad całkowicie zapełnionym pasmem W mają puste pasmo P. Podobnie

półprzewodniki, ale w półprzewodnikach pasmo wzbronione jest wąskie dla przejść

termicznych, wobec czego energia cieplna elektronów w temperaturze pokojowej

wystarcza do przeniesienia pewnej liczby elektronów z pasma W dla pasma P.

Elektrony pozostawiają po sobie w paśmie W tzw. Dziury. Zarówno dziury w paśmie

W jak i elektrony w paśmie P biorą udział w przewodzeniu prądu. Podział na

półprzewodniki i izolatory jest umowny, gdyż własności elektryczne tych ciał

zależą od temperatury i szerokości pasma wzbronionego. Ciało jest lepszym izolatorem

im niższa temperatura i im większa jest szerokość pasma wzbronionego.

W jaki sposób można zwiększyć ilość nośników prądu elektrycznego w

półprzewodnikach samoistnych? Jakie nośniki prądu występują w półprzewodnikach?

*Półprzewodniki Samoistne:

Chemicznie czyste kryształy np.: german, krzem. W OK są one idealnymi izolatorami.

Nie mają swobodnych elektronów. Wszystkie elektrony walencyjne biorą udział w

wiązaniach kowalencyjnych. Podwyższenie temperatury może spowodować

rozerwanie, któregoś z wiązań i uwolniony elektron może przejść do pasma

przewodnictwa. Na jego miejsce powstanie „dziura”, którą może wypełnić jakiś

elektron.Przewodnictwo elektryczne półprzewodników samoistnych ma

charakter aktywacyjny tzn. Może być wywołany takimi czynnikami jak:

temperatura, promieniowanie, silne pole elektryczne, które dostarczają elektronowi

energii większej od szerokości pasma wzbronionego. Zależność przewodnictwa

właściwego i oporu od temperatury dla półprzewodników:sigma=sigma0exp[

-deltaE/kT] n=noexp(-deltaE/kT) z tych wzorow wynika R=R0exp(deltaE/kT)

oznaczenia:deltaE przerwa energetyczna k-stala boltzmana

Nośnikami prądu elektrycznego są elektrony i dziury.

Jak zależy opór półprzewodnika od temperatury? Wyjaśnij, dlaczego, tak?

Opór półprzewodników maleje ze wzrostem temperatury. W niezbyt wysokich

temperaturach, w półprzewodnikach istnieje tylko niewielka liczba elektronów

swobodnych, gdyż większość elektronów jest związana z atomami. Fakt ten

wyjaśnia duży opór właściwy półprzewodników w niskich temperaturach. Ze

wzrostem temperatury zwiększa się liczba elektronów swobodnych, co powoduje

obniżenie się oporu. Podwyższenie temperatury wywołuje również wzrost ruchu

cieplnego atomów, co utrudnia uporządkowany ruch elektronów i powoduje

wzrost oporu. W półprzewodniku wpływ zwiększonej liczby elektronów s

wobodnych na przewodnictwo okazuje się większy niż wpływ związany ze

wzrostem ruchu atomów, więc oporność maleje.

Opisz zjawisko fotoelektryczne wewnętrzne.

*Pod wpływem promieniowania świetlnego w półprzewodniku powstają pary

dziurowo- elektronowe. Elektrony z pasma walencyjnego przechodzą do pasma

przewodnictwa. Energia padającego fotonu musi być większa od szerokości

pasma wzbronionego.h*u>/deltaE lub h*c/lamb>/deltaE h*u>/deltaE lub

h*c/lamb>/deltaE u-czestotliwosc dla h*c/lamb=deltaE lamb max=h*c/deltaE

Im krótsza fala (większa częstotliwość) tym więcej wytwarza się par elektronowo

- dziurawych i silnie wzrasta przewodnictwo elektryczne takiego przewodnika.

Co to jest elektroliza? Podaj prawa elektrolizy.

*Elektroliza - proces przepływu prądu przez elektrolit, w którym zachodzi

transport ładunku wraz z transportem masy, która wydziela się na elektrodach.

Czyste ciecze są złymi przewodnikami prądu elektrycznego. Stają się dobrymi

przewodnikami po rozpuszczeniu w nich kwasów, zasad i soli. Stają się wtedy

elektrolitami.

*I Prawo elektrolizy Faradaya

Masa substancji wydzielonej na elektrodzie jest proporcjonalna do ładunku, który

przepłynął przez elektrolit. m=kQ - m= kIt k= równoważnik elektrochemiczny

*II Prawo elektrolizy Faradaya

Równoważniki elektrochemiczne k poszczególnych pierwiastków są wprost

proporcjonalne do ich równoważników chemicznych R (gramorównoważnik).

K=1/F *R R/K=F R=A/W A= masa atomu lub cząsteczki W= wartościowość

pierwiastka F= stała Faradaya = 96500C

Oznacza ładunek, jaki musi przepłynąć przez elektrolit, aby wydzielił się jeden r

ównoważnik chemiczny danej substancji. R=K*F

Jaka siła działa na ładunek q poruszający się w polu magnetycznym o indukcji B?

Pole magnetyczne opisujemy za pomocą wektorów indukcji magnetycznej B i

natężenia pola magnetycznego H Oddziaływanie jednorodnego pola magnetycznego

o indukcji B na poruszający się w nim z prędkością V ładunek q.

F->= qV->xB-> tzw. Siła Lorentza czyli: F= qVB sin alfa

F=0, gdy ładunek porusza się wzdłuż linii pola

F= max, gdy ładunek porusza się prostopadle do linii pola.

W przestrzeni istnieje pole magnetyczne o indukcji B jeżeli na ładunek q poruszający

się z prędkością V działa siła F->= qV->xB->.

Podaj wzór na siłę elektrodynamiczną i na jego podstawie zdefiniuj jednostkę indukcji

magnetycznej.

*Siła elektrodynamiczna (magnetyczna) - siła, która działa na przewodnik elektryczny,

przez który płynie prąd elektryczny, umieszczony w polu magnetycznym.

*Na umieszczony prostopadle w polu magnetycznym przewodnik o długości l, przez

który płynie prąd o natężeniu I, działa siła magnetyczna (elektrodynamiczna) F, której

wartość określa wzór: F=I*L*B*sin alfa B = F/ I *L Wartość siły zależy od min.

Kąta, jaki tworzy przewodnik z liniami pola. kąt alfa jest to kąt między kierunkiem

przepływu prądu a kierunkiem linii pola = 1

*Współczynnik B charakteryzuje pole magnetyczne i nazywa się indukcją

magnetyczną. Jednostką indukcji magnetycznej jest tesla (T). Kierunek i zwrot

wektora siły magnetycznej (elektrodynamicznej) określa reguła lewej dłoni.

Jednostka indukcji magnetycznej:[1T=Wb/mkw=1N/1A*1m=kg/s kw*A

Jaka jest zależność między natężeniem pola magnetycznego a indukcją magnetyczną?

*Natężenie pola magnetycznego - to wielkość wektorowa charakteryzująca pole

magnetyczne, w ogólnym przypadku określana z użyciem prawa Ampere'a wzorem:

(calka w kolku na dole c)*H*dl=I

*Między indukcją magnetyczną (B) a natężeniem pola magnetycznego (H)

zachodzi relacja: B=uni*H gdzie- przenikalność magnetyczna ośrodka, wyrażona

w henrach na metr.W ogólnym przypadku przenikalność magnetyczna jest tensorem,

a w przypadku materiałów liniowych liczbą (skalarem).

Zdefiniuj jednostkę natężenia prądu elektrycznego.

*Amper - jednostka natężenia prądu elektrycznego, jednostka podstawowa układu

SI i MKSA, oznaczana A.

*Definicja 1 A - prąd o natężeniu 1 A, jest to stały prąd elektryczny, który płynąc

w dwóch równoległych, prostoliniowych, nieskończenie długich przewodach o

znikomo małym przekroju kołowym, umieszczonych w próżni w odległości 1 m

od siebie, spowodowałby wzajemne oddziaływanie przewodów na siebie z siłą

równą 2*10 -7 N na każdy metr długości przewodu. Jeśli przepływający przez

dany przekrój prąd ma natężenie 1 A, oznacza to, że w ciągu 1 s przepływa 1 C

ładunku, czyli: [1A=1C/1s]

Prawo indukcji Faradaya. Reguła Lenza,

*Indukowana w takim zwoju SEM indukcji jest rozłożona równomiernie na całym

jego obwodzie, a to znaczy, że w zwoju zostało wytworzone pole elektryczne,

którego natężenie E jest styczne do niego w każdym punkcie. Linie sił tego pola

są okręgami. Takie pole nazywamy polem wirowym.

*I Prawo Maxwella - zmienne pole magnetyczne wytwarza wirowe pole elektryczne.

*Uogólnione Prawo Indukcji Faradaya:

Cyrkulacja wektora natężenia pola elektrycznego po dowolnym konturze jest równa

co do wartości bezwzględnej i przeciwna co do znaku - szybkości zmiany strumien

ia magnetycznego przechodzącego przez ten kontur. I Prawo Maxwella - zmienne pole

magnetyczne wytwarza wirowe pole elektryczne. V=(calka w kolku na dole L)*E*

dl= -d*ΦB/dt Może też być wyrażone w postaci:V=(calka w kolku na dole L)*

E*dl= -d/dt*(calka na dole s)*B*dS gdzie: V - siła elektromotoryczna powstająca

w pętli, E - natężene wyindukowanego pola elektrycznego, l - pętla,

dl - nieskończenie mały odcinek pętli, ΦB - strumień indukcji magnetycznej,

dt - nieskończenie mały odcinek czasu, s - powierzchnia zamknięta pętlą l,

dΦB/dt-szybkość zmiany strumienia indukcji magnetycznej,

B- indukcja magnetyczna.

*Reguła Lenza

Mówi ona, że prąd indukcyjny (nazywany też prądem wtórnym) wzbudzony w

przewodniku pod wpływem zmiennego pola magnetycznego, ma zawsze taki kierunek,

że wytworzone przez niego wtórne pole magnetyczne przeciwdziała przyczynie

(zmianie pierwotnego pola magnetycznego), która go wywołała. Reguła Lenza

wyraża zasadę zachowania energii. Reguła Lenza jest ściśle związana z prawem

indukcji elektromagnetycznej Faradaya. Można powiedzieć, że wyraża ona znak

"minus" pojawiający się w równaniach różnicowych i różniczkowych opisujących

to prawo.

Prawo indukcji własnej.

*Prąd płynący w obwodzie wytwarza własny strumień magnetyczny, który przenika

przez ten obwód. W momencie gdy natężenie tego płynącego prądu ulega zmianie

to zmianie ulega również indukowany strumień magnetyczny. Tak więc zgodnie z

prawem Faradaya w obwodzie powstaje siła elektromotoryczna SEM.

*Zjawisko to nazywa się samoindukcją lub indukcją własną, a siłę SEM siłą

elektromotoryczną samoindukcji.

*Jeśli obwód zawiera N zwojów to siłę elektromotoryczną samoindukcji można

przedstawić wzorem: E= -L dl/dt

Co to jest prąd przesunięcia? Gdzie i kiedy występuje?

*W obwodzie, który zawiera kondensator prąd płynie tylko podczas ładowania lub

rozładowania kondensatora. Jest to, więc prąd chwilowy, a niestały.

Aby dowiedzieć się czy między okładkami kondensatora płynie prąd trzebna

sprawdzić czy istnieje pole magnetyczne. Pole magnetyczne istnieje. Jest ono

wytwarzane przez kondensator, tylko wtedy gdy się rozładowuje lub ładuje tzn.

gdy zmienia się natężenie pola elektrycznego E kondensatora. Prąd taki nazywa

się prądem przesunięcia, a jego natężenie jest równe szybkośći zmian strumienia

elektrycznego. Ip=dΦD/dt

*Prąd przesunięcia jest przedłużeniem prądu przewodzenia wpływającego do

kondensatora i jest mu równy. Prąd uogólniony jest sumą obu prądów: Iu = I + Ip

Wówczas zapisujemy uogólnione prawo Ampere'a : (calka w kolku)*H*dl=It+

dΦD/dt

*II Prawo Maxwella: Zmienne pole elektryczne wytwarza wirowe pole magnetyczne.

Co to są fale elektromagnetyczne? Z jaką prędkością się poruszają?

*Fala elektromagnetyczna - taki ciąg wzajemnie sprzężonych pól elektrycznych i

magnetycznych. Falę tę opisują równania Maxwella. Falę elektromagnetyczne

emituje obwód otwarty LC, czyli tzw. dipol elektryczny. Dipol elektryczny emituje

falę elektromagnetyczną we wszystkich kierunkach. Jest to fala poprzeczna, w której

wektory E i H są do siebie prostopadłe oraz do kierunku rozchodzenia się fali. Rysunek

V=1/pod pierwia.E*M w próżni C=1/pod pierwia. eps0*M0=3 * 10 do potengi 8 m/s

Co to jest prąd zmienny? Podaj wzory opisujące napięcie i natężenie prądu zmiennego.

Prąd zmienny to taki, w którym natężenie i napięcie zmieniają się w czasie.

Φ=Φcoswt E= -dΦ/dt = wΦ * sin wt= eps0 sin wt. U=U0sinwt

Gdzie i kiedy występuje przesunięcie fazowe? Podaj wzór na przesunięcie fazowe w

dowolnym obwodzie.

*Przesunięcie fazowe jest to różnica pomiędzy dwiema wartościami fazy fali (lub

przebiegu czasowego).

*Jeżeli w obwodzie mamy R różne od 0 i L różne od 0. (C=0)

*Obwód RL: tg fi= WL/R tg fi= RL/R

*Jeżeli w obwodzie mamy R różne 0 i C różne 0 ( L=0)

*Obwód RC :tg fi = 1/W*C*R tg fi= Rc/R

*Jeżeli w obwodzie mamy R różne 0, C różne 0, L różne 0.

Obwód RLC: tg fi = (WL-1/WC)/R tg fi = (RL-Rc)/R

Wyjaśnij pojęcie zawady. Podaj wzór na zawadę w dowolnym obwodzie.

*Zawada to opór całkowity obwodu prądu zmiennego składa się z oporu rzeczywistego

oraz oporu biernego (indukcyjnego Rl lub pojemnościowego Rc)

*Zawada w obwodzie RL :: Z= pod pierwia. Rkw+Wkw+Lkw RL=W*L

*Zawada w obwodzie RC ::: Z= pod pierwia. Rkw+1/Wkw*Ckw Rc= 1/W*C

*Zawada w obwodzie RLC

Z = pod pierwia. Rkw+(WL-1/WC)kw = pod pierwia. Rkw+(RL-RC)kw

OPTYKA

Względny i bezwzględny współczynnik załamania światła.

*Współczynnik załamania (współczynnik refrakcji) - wielkość charakteryzująca

zjawisko fizyczne załamania fali elektromagnetycznej, zwykle światła, występujący

w prawie Snelliusa. Współczynnik załamania pozwala określić kierunek biegu promieni

załamanych.

*Bezwzględny współczynnik załamania - równy stosunkowi prędkości światła w próżni

do prędkości fazowej fali w danym ośrodku;. n=C/V

*Względny współczynnik załamania - równy ilorazowi bezwzględnych współczynników

załamania dwóch ośrodków.

*Droga optyczna - iloczyn drogi geometrycznej i współczynnika załamania światła.

Stopni Lopt=Lgeom*n

Prawa: odbicia i załamania światła.

*Prawo Odbicia światła: Kąt padania jest równy kątowi odbicia. Promień padający,

odbity i normalna do powierzchni granicznej leżą w tej samej płaszczyźnie.

Rysujemy układ i z jednej strony kąt padania i obijamy kąt odbicia pod takim samym

kątem co kąt padania i oznaczamy te konty alfa1 i alfa 2.

*Prawo załamania światła (Prawo Snelliusa): Stosunek sinusa kąta padania do sinusa

kąta załamania jest równy stosunkowi bezwzględnego współczynnika załamania

światła ośrodka drugiego n2 do bezwzględnego współczynnika ośrodka pierwszego

n1 czyli jest równy względnemu współczynnikowi załamania światłą n2,1

sin alfa/sin beta = n2/n1 = n2,1 = V1/V2 rysunek

Co to jest kąt graniczny? Kiedy obserwuje się całkowite wewnętrzne odbicie.

*Przy przejściu światła z ośrodka o większej gęstości do ośrodka o mniejszej gęstości

optycznej, istnieje taki kąt padania, zwany kątem granicznym dla którego kąt

załamania wynosi B= 90 stopni. BARDZO SKOMPLIKOWANY RYSUNEK !!!!

*Dla kątów większych od kąta granicznego obserwujemy całkowite wewnętrzne

odbicie. Całkowite wewnętrzne odbicie to zjawisko fizyczne zachodzące dla fal

(najbardziej znane dla światła) występujące na granicy ośrodków o różnych

współczynnikach załamania. Polega ono na tym, że światło padające na granicę

od strony ośrodka o wyższym współczynniku załamania pod kątem większym niż

kąt graniczny, nie przechodzi do drugiego ośrodka lecz ulega całkowitemu odbiciu.

Co to jest ogniskowa soczewki? Od czego zależy jej wielkość?

*Soczewka skupiająca - to taka, w której równoległa wiązka światłą po załamaniu

się w niej skupia się w ognisku. (ognisko rzeczywiste)

*Soczewka rozpraszająca - to taka, w której równoległa wiązka światła po załamaniu

się w niej staje się rozbieżna (ognisko pozorne).

*Stąd każda soczewka posiada oś optyczną i punkt, w którym skupia się wiązka

równoległa do osi optycznej, zwany ogniskiem soczewki (F)

*Ogniskowa soczewki (f) - odległość ogniska od środka soczewki.

*Zależy od wyżej wymienionych czynników.

1/f=(n2/n1-1)*(1/R1+1/R2) n2-wsp. załamania soczewki n1-wsp załamania ośrodka

R1 i R2 promienie krzywizny soczewki f-ogniskowa

Narysuj powstawanie obrazu w soczewce, w dowolnie wybranym ustawieniu

przedmiotu. Podaj równanie soczewki. Występujące w nim wielkości zaznacz na rysunku.

Skomplikowany rysunek rownanie soczewki skuiajacej 1/X+1/Y=!/F

Jakie zjawiska można obserwować w pryzmacie? Opisz je krótko.

*Załamanie światła w pryzmacie

*Pryzmat - przezroczysta bryła, ograniczona dwoma przecinającymi się płaszczyznami.

Kąt płaski między płaszczyznami V to kąt łamiący pryzmat.

*Kąt odchylenia: gamma= alfa1+alba- y jest najmniejszy przy symetrycznym przejściu

promienia przez pryzmat tzn. alfa1=alfa2 beta=beta2 gamma min=2(alfa1-beta1)

*Rozszczepienie światła białego w pryzmacie.

Jeżeli fala przechodzi przez granicę ośrodków zachodzi zjawisko załamania. Jeżeli w

jednym z ośrodków prędkość rozchodzenia się fali zależy od czestotliwosci, to fale

o różnej częstotliwości załamują się pod różnymi katami. W efekcie droga, po której

porusza się fala, zależy od jej częstotliwości, czyli zachodzi rozszczepienia.

Jaka jest zależność między długością a częstotliwością fali?

Długość fali to odległość pomiędzy powtarzającym się fragmentem fali. Tradycyjne

oznacza się ją grecką literą λ. Dla fali sinusoidalnej długość to odległość między

dwoma szczytami.

Ze wzrostem częstotliwości fali świetlnej f rośnie współczynnik załamania ośrodka i

maleje prędkość fali. (V=C/n) lamb=V/f

Narysuj powstawanie obrazu w mikroskopie.

Składa się z dwóch soczewek, obiektywu i okularu w rurze, zwanej tubusem.

Skomplikowany rysunek !!!!

Podaj wzory na powiększenie i aperturę mikroskopu.

*Wzór na powiększenie mikroskopu: P=L*D/f1*f2 L-długość tubusa

D-odległość dobrego widzenia f1 f2-ogniskowe obiektywu i okularu

Wzór na apertura mikroskopu: A = n* sin alfa

Co to jest zdolność rozdzielcza mikroskopu?

*Wzór: L/d= n* sin alfa / lambda d-odległość pomiędzy dwoma najbliższymi

punktami które rozróżniamy w obrazie mikroskopu

*Zdolność rozdzielcza mikroskopu można zwiększyć przez zwiększenie

współczynnika załamania światła n ( ciecz w mikroskopie immersyjnym) lub przez

zmniejszenie długości fali świetlnej lambda. Największą zdolność rozdzielczą

uzyskuje się w mikroskopie elektronowym, w którym długość stosowanej fali jest

około 10 do4-10 do5 razy mniejsza od światła widzialnego.

Co to są fale materii? Czemu równa jest ich długość?

*Fale materii, zwane też falami de Broglie'a jest to, alternatywny w stosunku do

klasycznego (czyli korpuskularnego), sposób postrzegania obiektów materialnych.

Każdej cząstce materialnej znajdującej się w ruchu towarzyszy fala. Jest to tzw fala

materii., której długość wynosi: lambda=h/p=h/m*V λ - długość fali

h - stała Plancka p - pęd cząstki

*Dualizm korpuskularno - falowy światła - jest to dwoista natura światła, tzn w

niektórych zjawiskach światło zachowuje się jak faza, a w niektórych jak strumień

cząstek. (korpuskul) Charakter falowy światła ujawnia się w takich zjawiskach jak:

odbicie, załamanie, dyfrakcja, interferencja.

*Fale materii znalazły zastosowanie w mikroskopie elektronowym. W mikroskopie

tym zamiast promieni świetlnych skupiane są wiązki elektronów.

eu = mkw/2 meu= ½ mkw*Vkw =1/2 pkw h/p=h/pod pierwias. 2meu

Wyjaśnij, co to są: dyfrakcja i interferencja światła?

*Dyfrakcja światła to ugięcie promieni świetlnych na przeszkodach lub szczelinach.

Siatka dyfrakcyjna: szereg liniowych szczelin o jednakowej szerokości, ułożonych

w równych odstępach jedna od drugiej i przedzielonych przegrodami

nieprzezroczystymi dla światła.

Na poniższym rysunku obserwujemy zjawisko dyfrakcji i interferencji światła.

Rysunek

*Interferencja światła:

Zasada Huyggensa - każdy punkt ośrodka, do którego dociera czoło fali, staje się

samodzielnym źródłem wysyłającym fale elementarne.

*Interferencja fal - zjawisko nakładania się fal o tych samych długościach.

Co jest warunkiem koniecznym wystąpienia interferencji światła?

*Warunkiem koniecznym wystąpienia interferencji jest to, aby różnica faz

nakładających się fal była stała w czasie. Noszą one nazwę fal spójnych lub

koherentnych. Pochodzą one z jednego źródła.

Kiedy obserwuje się maksimum interferencyjne?

*Wzór na stałą siatki dyfrakcyjnej d= n*lambda/ sin alfa

skomplikowany rysunek

*Gdy do jakiegoś punktu dochodzą jednocześnie fale świetlne z dwóch różnych

źródeł przebywając różne drogi optyczne, to fale o jednakowych długościach

wzmacniają się najsilniej, jeżeli różnica ich dróg optycznych jest równa

całkowitej wielokrotności długości fali: (maksimum interferencyjne) :

delta S= n * lambda .

(osłabiają się najsilniej, jeżeli róznica ich dróg

optycznych jest nieparzystą wielokrotnością połówek długości fali) - minimum

interferencyjne deltaS=(n+1/2)*lambda .

Na czym polega polaryzacja światła? Omów jeden ze sposobów polaryzacji światła.

*Światło naturalne jest niespolaryzowane tzn. Drgania wektora świetlnego zachodzą

we wszystkich możliwych kierunkach.

*Światło spolaryzowane - to takie, w którym kierunki drgań wektora świetlnego

są uporządkowane.

Rysunki na światło niespolaryzowane i spolaryzowane.

*Jeżeli drgania zachodzą w jednej płaszczyźnie to oznacza, że światło jest

spolaryzowane liniowo. Płaszczyznę drgań wektora elektrycznego nazywamy

płaszczyzną drgań, a płaszczyzna do niej prostopadłą - płaszczyzną polaryzacji.

*Sposoby Polaryzacji światła:

-przez odbicie - Światło odbite od powierzchni dielektryka jest spolaryzowane liniowo.

I stnieje pewien kąt padania alfa tzw kąt Brewstera, dla którego wiązka odbita jest

całkowicie spolaryzowana. To jest taki kąt padania, dla którego wiązka odbita i

załamana tworzy kąt prosty.rysunek

*Prawo Brewstera:

tg beta - n- współczynnik załamania światła materiału od którego wiązka się odbija.

-przez podwójne załamanie w krysztale - zjawisko dwójłomności:

Światło przechodząc przez niektóre kryształy np. Szpot islandzki rozszczepia się

na 2 promienie : zwyczajny i nadzwyczajny. Prędkości obu promieni są różne, stąd

różne są też współczynniki załamania. Promienie te są spolaryzowane liniowo w

płaszczyznach wzajemnie prostopadłych. Promień nadzwyczajny to ten, którego

drgania wektora świetlnego są równoległe do osi optycznej.

*Zjawisko to zwane podwójnym załamaniem lub dwójłomnością, wykorzystuje się

do otrzymywania wiązki światła spolaryzowanego w pryzmacie Nicola. Wykorzystuje

się go jako polaryzator oraz do rozdzielenia dwóch promieni: zwyczajnego i
nadzwyczajnego. Składa się on z 2 części kryształu kalcytu, przeciętego i sklejonego

tzw. balsamem kanadyjskim.

*Promień zwyczajny doznaje całkowitego wewnętrznego odbicia na warstwie balsamu.

Promień nadzwyczajny przechodzi.

Co to są substancję optycznie czynne?

*Zjawisko skręcania płaszczyzny polaryzacji obserwuje się w substancjach optycznie

czynnych np.: w roztworach cukru. Polega na skręcaniu płaszczyzny polaryzacji przez

roztwory. Alfa = delta lambda * l * C l- długość roztworu C- stężenie

delta - współczynnik zwany skręcalnością właściwą

Zastosowanie w saharymetrach, do oznaczenia stężenie cukru.

Postulaty kwantowe N. Bohra.

*I Postulat Bohra:

Elektrony w atomie mogą krążyć tylko po pewnych dozwolonych orbitach, dla których

moment pędu jest równy całkowitej wielokrotności stałej Plancka.

m*V*r=n*h/2 pi h/2pi= h n- liczba całkowita naturalna

*Elektron poruszający się po takiej orbicie nie promieniuje energii, gdyż fala de Broglie'a

związana z poruszającym się elektronem, na skuteg interferencji tworzy falę stojącą.

1/ h pi eps0= z*ekw/rkw = m*Vkw/r V=z*ekw/z*eps0*n*h prom odbity

r=nkw*hkw*eps0/z*pi*ekw*n = Ec=Ek+Ep = -zkw*ekw*m/8*eps0*hkw*nkw= -R/nkw

*II Postulat Bohra:

Atom może absorbować lub emitować promieniowanie w postaci kwantu energii

e=h*f przechodząc z jednej orbity dozwolonej na drugą. delta E = E2-E1

*Emisja fotonu o energii: E =h*f f - częstotliwość h - stała planca

*Elektrony wzbudzone w atomach powracają do stanów podstawowych samorzutnie

tzn. w sposób chaotyczny, niezależny od innych elektronów czy atomów.

Jest to emisja spontaniczna, a promieniowanie niespójne.

*Emisja wymuszona:

Jeżeli uda się doprowadzić do obsadzenia wyższych poziomów większą liczbą

elektronów niż na poziomach niższych energetycznie to kwant w wyniku emisji

spontanicznych może spowodować powstanie lawiny.

Takie układy, w których więcej jest elektronów wzbudzonych niż niewzbudzonych

nazywają sie laserami. Obserwuje się w nich emisję wymuszoną, która daje

promieniowanie monochromatyczne o dużej mocy.

*Emisja spontaniczna zachodzi wtedy, gdy elektrony znajdujące się na poziomach

wzbudzonych w sposób spontaniczny wracają na niższe poziomy energetyczne,

emitując przy tym fotony.

Czy model atomu Bohra okazał sie prawdziwy czy fałszywy? Odpowiedź uzasadnij.

*Model Bohra był ważnym krokiem w rozwoju teorii atomu. Bardzo wyraźnie pokazał

on niestosowalność klasycznej fizyki do zjawisk wewnątrzatomowych oraz

pierwszorzędne znaczenie praw kwantowych w mikroświecie.

*Obecnie teoria Bohra ma głównie znaczenie historyczne. Po pierwszych sukcesach

tej teorii coraz bardziej widoczne stawały się jej niedociągnięcia. Szczególnie

przygnębiające były niepowodzenia wszystkich prób skonstruowania teorii atomu

helu - jednego z najprostszych atomów, następnego atomu bezpośrednio po atomie

wodoru.

*Najsłabszą stroną teorii Bohra, powodującą kolejne niepowodzenia, była jej

wewnętrzna sprzeczność logiczna: nie była to teoria ani konsekwentnie klasyczna,

ani konsekwentnie kwantowa. Po odkryciu falowych własności materii, stało się

zupełnie jasne, że oparta na mechanice klasycznej teoria Bohra mogła być jedynie

przejściowym etapem na drodze do stworzenia konsekwentnej teorii zjawisk

atomowych.

---