Komplex természettudomány-fizika

Az előadások a következő témára: "Komplex természettudomány-fizika"— Előadás másolata:

1 Komplex természettudomány-fizika
Elektromosságtan (elektrosztatika és elektrodinamika)

2 Elektromos állapot A szó eredete: Thálesz görög természetfilozófus ruhájával dörzsöl borostyánkövet ( görögül elektrum) és az vonzani kezdi az apró szövetszálakat, papírdarabot, hajszálat Ez az állapot mindig vonzó jellegű Dörzsölni kell az anyagokat egymáshoz-- dörzselektromosság

3 Elektromos kölcsönhatás
Kétfajta elektromos állapot van: 1. negatív elektromos állapot-szőrmével dörzsölünk PVC csövet 2. pozitív elektromos állapot-bőrrel dörzsölünk üvegrudat Az azonos elektromos állapotok taszítják, a különbözőek vonzák egymást. Pl.a megdörzsölt PVC cső vonzza megdörzsölt üvegrudat(- és +)

4 Az elektromos állapot értelmezése
A modern atom felépítése (Bohr-féle atommodell): az atommag(proton +neutron) és elektron felhő(elektron). Dörzsöléskor az elektronfelhőből elektronok kerülnek át az egyik anyagról a másikra- amelyikről elment az elektronhiányos (potitív) lesz; amelyikre átment az elektron többletes (negatív) lesz. Pl. Ha szőrmével dörzsölünk PVC csövet a szőrméről kerülnek át elektronok a PVC-re így a szőrme elektronhiányos (pozitív) a PVC elektron többletes (negatív) lesz.

5 A töltés fogalma Az elektromos állapot fizikai jellemzője a töltöttség, töltés. Az elektromos töltés mint fizikai mennyiség: -jele: Q -egysége: 1 C (ejt.:kulomb)-nagysága: Q=zq ahol q az elemi töltés (pl 1 db proton töltése) z pedig gy egész szám. - A töltésmegmaradás törvénye: Zárt rendszerben a rendszer összes töltése állandó. Pl. Amennyi töltés megy dörzsöléskor a szőrméről a PVC-re annyival lesz több a töltés a PVC-n. Így a szőrme és a PVC együttes töltése nem változik.

6 Elektroszkóp Az elektroszkóp az elektromos mező jelenlétét, a test töltöttségét kimutató egyszerű eszköz. Sokfajta felépítése lehetséges: Működése:

7 A Coulomb erő Charles Augustin de Coulomb francia fizikus és hadmérnök vizsgálta kísérletileg az elektromosan töltött testek közötti erőhatást.

8 Az elektromos mező szemléltetése
Az elektromos mező elektromos erővonalakkal szemléltethető.

9 Az elektromos térerősség és fluxus

10 Az elektromos munka és elektromos feszültség
Az elektromos munka: a mező töltésen végzett munkája Jele: W Nagysága: WAB= EQdcosα ahol e a térerősség, Q a töltés, d töltés elmozdulásának nagysága Egysége: 1 J Az elektromos feszültség: a mező munkavégző képessége Jele: UAB Nagysága: UAB=WAB/Q=Edcosα Egysége: 1 V (volt)

11 A kondenzátor A kondenzátor töltéseket tároló és továbbító elektromos alkatrész. Jellemző fizikai mennyisége az elektromos kapacitás. Jele: C Nagysága: C=Q/U ahol Q a töltés, U a feszültség. Egysége: 1 F (farád)

12 Áramkör felépítése, részei
Vezeték Áramforrás Fogyasztó Csatornát biztosít a töltések áramlásának az áramforrás és fogyasztók között. Jó elektromos vezető anyagból van. Pl. rézvezeték, alumínium vezeték, arany kontaktus Az elektromos energiából nem elektromos energiát állít elő. Az áramkör működésének célja. Lehet egyszerű alkatrész vagy összetett áramköri elem. Pl. tekercs, izzó, dióda, tranzisztor Nem elektromos energiából elektromos energiát állít elő. Biztosítja a folyamatos töltésáramlást. Pl. galvánelem, akkumulátor, napelem

13 Áramköri alapmennyiségek
Elektromos feszültség Elektromos áramerősség Elektromos Ellenállás Egységnyi vezeték keresztmetszeten egységnyi idő alatt áthaladt töltésmennyiség. Jele: I Egysége: 1 A (amper) Mérése: ampermérővel Nagysága: Ohm törvényéből A vezeték anyagának a töltésáramlást akadályozó hatása. Jele: R Egysége: 1 Ω (óm) Mérése: digitális multiméterrel Nagysága: Ohm törvényéből Az áramforrás kivezetései közötti feszültséget( kapocs feszültséget) jelenti. Jele: U Egysége: 1 V (volt) Mérése: voltmérővel Nagysága: Ohm törvényéből

14 Ellenállások kapcsolása
Soros kapcsolás Az ellenállások között nincs csomópont (elágazás). Párhuzamos kapcsolás Az ellenállások között csomópont (elágazás) van.

15 Az áramköri elemek energetikája
A mező által végzett munka a fogyasztón: W=UIt , ahol U a feszültség, I az áramerősség és t az eltelt idő. A fogyasztó elektromos teljesíménye: Jele: P Egysége: 1 W (vatt) Nagysága: P=UI, ahol U a feszültség és I az áramerősség.