12. előadás Elektrosztatikus és mágneses mezők Elektronfizika Fény és anyag kölcsönhatása

Az elektromos töltés Benjamin Franklin (1706 - 1790) + és – töltés létezik Az elnevezés önkényes: a selyemmel megdörzsölt üvegrúd töltése pozitív Több mint egy évszázad múlva – az elektron felfedezésekor – kiderült, jobban megfelelt volna a fordított elnevezés

Az elektromos töltés Charles Augustin de Coulomb (1736 - 1806) Coulomb-törvény 1 C = 6,2148 1018 e 1 e = 1,609 10-19 C me = 9,11 10-31 kg mp = 1846 me = 1,67 10-27 kg Dielektromos állandó

Nyugvó töltés elektromos tere Elektromos térerő: Erővonalak: Az elektromos tér konzervatív erőtér => létezik potenciál Munka: A potenciálkülönbség, vagy feszültség Mértékegysége: [J]/[C] = Volt

Az elektromos dipólus

 : elektromos fluxus Általános esetben: En = Ecos (ha E A) Általános esetben: En = Ecos Az egész f felületen átmenő fluxus 

A Gauss-tétel Carl Friedrich Gauss (Gauß) (1777. - 1855.) Tetszőleges zárt felületen átmenő elektromos térerőfluxus a felületen belüli töltések algebrai összegének 1/ε0 –szorosa.

Az elektromos tér munkája W = Fl = q El = qU = UIt Az elektromos tér teljesítménye P = W/t = UI = I2R = U2/R

Hans Christian Oersted 1777 – 1851 A mágneses tér A mágnes dipólus (Magnezia) Az áram mágneses tere - Oersted, 1820 Hans Christian Oersted 1777 – 1851

Körvezető mágneses tere Biot-Savart törvény Körvezető mágneses tere Tekercs mágneses tere

A mágneses indukcióvektor Az áramjárta vezetékre ható erő – a Lorentz-erő A mágneses fluxus

Az elektromágneses indukció

Az elektromágneses indukció

Faraday – Lenz törvény

Elektromágneses hullám

Elektrolízis

Faraday-törvények (1832) Michael Faraday (1791 - 1867) 1. Az I erősségű áram által t idő alatt kiválasztott anyagmennyiség: m = kIt = kQ, ahol m a tömeg; k az elektrokémiai egyenérték; Q a töltés 2. Azonos töltésmennyiség különböző elektrolitokból kémiailag egyenértékű anyagmennyiséget választ ki: (A-relatív atomtömeg; z-oxidációsszám-változás, vegyérték) 3. Az indukciós törvény egymenetű hurok esetén Bármely egyszeresen pozitív töltésű ion egy mól mennyiségének a kiválasztásához szükséges töltés, a Faraday-féle állandó:

Helmholz (1881)

Elektronfizika

Az elektron töltése a Millikan-kísérlet

Töltött részecskék mozgásegyenlete

Töltött részecskék eltérítése homogén elektromos térben

Töltött részecskék eltérítése homogén mágnese térben

Részecskegyorsítók Lineáris gyorsító

A ciklotron

Relatívisztikus mozgás elektromos térben

Relatívisztikus mozgás mágneses térben

Elektronoptika Mágneses fókuszálás

Elektromos fókuszálás

Elektronnyaláb törése

Fény és anyag kölcsönhatása A felületi fényelektromos jelenség

Értelmezés: a fénynek impulzusa van (elektromágneses sugárzás) A Compton-effektus A szóródott sugárzás energiát veszít, hullámhossza megnő Értelmezés: a fénynek impulzusa van (elektromágneses sugárzás)

De Broglie-hullámok