dr inż. S.Winiarski www.winiarski.awf.wroc.pl 1 1 WYKŁAD #5 WYKŁAD #5 Elektryczność i Magnetyzm Elektryczność i Magnetyzm 1. Elektrostatyka 2. Elektrodynamika Przykład wyładowań elektrostatycznych przewodzonych przez zjonizowane powietrze 2 Elektryczność Elektryczność – dziedzina zjawisk w której dziedzina zjawisk w której istotną rolę odgrywają ładunki lub prądy istotną rolę odgrywają ładunki lub prądy elektryczne); elektryczne); Elektrostatyka Elektrostatyka (ładunki nie poruszają się); (ładunki nie poruszają się); Elektrodynamika Elektrodynamika (ładunki elektryczne w (ładunki elektryczne w ruchu); ruchu); Magnetyzm Magnetyzm – oddziaływania między oddziaływania między prądami elektrycznymi i magnesami prądami elektrycznymi i magnesami stałymi (cząstki posiadające elementarny stałymi (cząstki posiadające elementarny moment magnetyczny moment magnetyczny: : elektrony, protony i elektrony, protony i neutrony neutrony); ); * Nazwa elektryczność pochodzi od greckiego slowa "elektron", co znaczy bursztyn. 3 Przykłady Przykłady bioprądów: bioprądów: (jednostka motoryczna) (jednostka motoryczna) Potencjaly nerwowe i Potencjaly nerwowe i czynnościowe (skurcz czynnościowe (skurcz mi ęśniowy) mi ęśniowy) #5. Elektryczność i Magnetyzm #5. Elektryczność i Magnetyzm 4 1. Elektrostatyka 1. Elektrostatyka ładunki ładunki – cząstki cząstki naladowane naladowane elektrycznie elektrycznie; #5. Elektryczność i Magnetyzm #5. Elektryczność i Magnetyzm e n Q ⋅ ± = e = 1,6*10 e = 1,6*10 -19 19 C C (ladunek elementarny = ladunek elementarny = ladunek elektronu) ladunek elektronu) Elektrostatyka to dziedzina fizyki zajmuj ąca się oddzialywaniami pomiędzy nieruchomymi ladunkami elektrycznymi. Oddzialywania te zwane są elektrostatycznymi. Jednostką ladunku elektrycznego w ukladzie SI (jednostka pochodna ukladu SI) jest kulomb (C).
5
Embed
WYKŁAD #5 Elektryczność i Magnetyzm · dr in ż. S.Winiarski 5 17 Rodzaje prądu stosowanego w Elektroterapii #5. Elektryczno ść i Magnetyzm 1. PrPr ąd stały. Galwanizacja
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
dr inż. S.Winiarski
www.winiarski.awf.wroc.pl 1
1
WYKŁAD #5WYKŁAD #5
Elektryczność i MagnetyzmElektryczność i Magnetyzm1. Elektrostatyka
2. Elektrodynamika
Przykład wyładowań elektrostatycznych przewodzonych przez zjonizowane powietrze
2
ElektrycznośćElektryczność –– dziedzina zjawisk w której dziedzina zjawisk w której istotną rolę odgrywają ładunki lub prądy istotną rolę odgrywają ładunki lub prądy elektryczne);elektryczne);
ElektrostatykaElektrostatyka (ładunki nie poruszają się);(ładunki nie poruszają się);
ElektrodynamikaElektrodynamika (ładunki elektryczne w (ładunki elektryczne w ruchu);ruchu);
MagnetyzmMagnetyzm –– oddziaływania między oddziaływania między prądami elektrycznymi i magnesami prądami elektrycznymi i magnesami stałymi (cząstki posiadające elementarny stałymi (cząstki posiadające elementarny moment magnetycznymoment magnetyczny: : elektrony, protony i elektrony, protony i
neutronyneutrony););
* Nazwa elektryczność pochodzi od greckiego słowa "elektron", co znaczy bursztyn.
#5. Elektryczność i Magnetyzm#5. Elektryczność i Magnetyzm
enQ ⋅±= e = 1,6*10e = 1,6*10 --1919 C C ((ładunek elementarny = ładunek elementarny =
ładunek elektronu)ładunek elektronu)
Elektrostatyka to dziedzina fizyki zajmująca się oddziaływaniami pomiędzy nieruchomymi ładunkami elektrycznymi.
Oddziaływania te zwane są elektrostatycznymi.
Jednostką ładunku elektrycznego w układzie SI (jednostka pochodna układu SI) jest
kulomb (C).
dr inż. S.Winiarski
www.winiarski.awf.wroc.pl 2
5
Natężenie pola elektrycznego:
(pochodzące od ładunku q i działające [N/C = V/m]na ładunek próbny q0)
Siła elektrostatyczna [N]
(siła Coulomba):
Prawo CoulombaPrawo Coulomba
Siła wzajemnego oddziaływania dwóch punktowych Siła wzajemnego oddziaływania dwóch punktowych ładunków elektrycznych jest wprost proporcjonalna ładunków elektrycznych jest wprost proporcjonalna do iloczynu tych ładunków i odwrotnie proporcjonalna do iloczynu tych ładunków i odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości między nimi.do kwadratu odległości między nimi.
Charles Augustin de
Coulomb (1736-1806)
++ __
F1 F2
2
21
021
4
1
r
qqFF
rεπε==
200 4
1
r
q
q
FE
rεπε==
6
Elektrostatyka kondensatora
#5. Elektryczność i Magnetyzm#5. Elektryczność i Magnetyzm
Natężenie pola elektrycznego:(pomiędzy okładkami kondensatora)
U
d
U
dE =
−=
21 ϕϕ
d – odległość między okładkami
d
S
U
QC rεε0==
Pojemność kondensatora (płaskiego):
S – powierzchnia okładek
[C/V=F]
– farad[V/m]
kondensatorkondensator –– układukład dwóchdwóch przewodnikówprzewodników ii
Pole elektryczne błony komórkowej:Pole elektryczne błony komórkowej:
8
2. Elektrodynamika2. Elektrodynamika
Dział fizyki zajmujący się badaniem Dział fizyki zajmujący się badaniem zachowania się ciał obdarzonych ładunkiem zachowania się ciał obdarzonych ładunkiem elektrycznym, w szczególności:elektrycznym, w szczególności:
wytwarzaniem pól elektrodynamicznych przez wytwarzaniem pól elektrodynamicznych przez poruszające się ładunki poruszające się ładunki
polami pochodzącymi od ładunków w ruchu polami pochodzącymi od ładunków w ruchu (elektromagnetyzm) (elektromagnetyzm)
oddziaływaniami pól z ładunkami oddziaływaniami pól z ładunkami elektrycznymi elektrycznymi
dr inż. S.Winiarski
www.winiarski.awf.wroc.pl 3
9
Wielkości opisująceWielkości opisująceprąd elektrycznyprąd elektryczny
PrądPrąd elektrycznyelektryczny jestjest toto uporządkowanyuporządkowany ruchruch ładunkówładunkówelektrycznychelektrycznych
#5. Elektryczność i Magnetyzm#5. Elektryczność i Magnetyzm
S
lR ⋅= ρ
]simens - 1
[ 1
SR
=Ω
=κ
] 1
[ 1
m
S
m=
Ω=
ρσ
l
SWielkości opisujące prąd elektryczny
11
Właściwości elektryczne ciałWłaściwości elektryczne ciał(Podział pod względem (Podział pod względem opornościoporności lub lub przewodnościprzewodności właściwej)właściwej)
#5. Elektryczność i Magnetyzm#5. Elektryczność i Magnetyzm
IRU ⋅=
R i
U
IU ~
„„Natężenie prądu (I) jest wprost proporcjonalne do spadku napięcia na Natężenie prądu (I) jest wprost proporcjonalne do spadku napięcia na przewodniku (U), a stałą proporcjonalności jest opór elektryczny Rprzewodniku (U), a stałą proporcjonalności jest opór elektryczny R””
#5. Elektryczność i Magnetyzm#5. Elektryczność i Magnetyzm
POŁĄCZENIE NATĘŻENIE NAPIĘCIE OPÓR ZASTĘPCZY szeregowe
R1 R2 RN
I=I1=I2=...=IN U=U1+U2+...+UN R=R1+R2+...+RN
równoległe
R1
R2
RN
I=I1+I2+...+IN U=U1=U2=...=UN NRRRR
1...
111
21
+++=
14
Praca i moc Praca i moc pola elektrycznegopola elektrycznego
PracaPraca:: [J[J -- dżul]dżul]
MocMoc:: [W[W -- wat]wat]
#5. Elektryczność i Magnetyzm#5. Elektryczność i Magnetyzm
tIUUQW ⋅⋅=⋅=
IUt
WP ⋅==
1 elektronowolt (1eV) jest pracą, jaką wykonuje pole elektryczne, gdy przenosi ładunek jednego elektronu przez różnicę potencjałów jednego wolta.
15
Prawo Joule’a – Lenza
Ilość ciepła wydzielanego w czasie przepływu prądu elektrycznego przez przewodnik elektryczny jest wprost proporcjonalna do iloczynu oporu elektrycznego przewodnika, kwadratu natężenia prądu i czasu jego przepływu.
tRI∆Q 2 ⋅⋅=
• Zjawisko wydzielania się ciepła podczas przepływu prądu elektrycznego jest obecnie wykorzystywane do zamiany energii elektrycznej na energię wewnętrzną.
• Ma to miejsce we wszystkich urządzeniach wyposażonych w grzałki elektryczne np. czajniki elektryczne, pralki, zmywarki, promienniki.
• Zjawisko to jest jednak często niepożądane, na przykład przy przesyłaniu energii. Wówczas wydzielane ciepło jest energią traconą. W urządzeniach elektronicznych zjawisko Joule'a powoduje wydzielanie się ciepła wewnątrz aparatury i wymaga usuwania go stamtąd, aby urządzenie mogło stabilnie pracować. Dlatego komputery wymagają chłodzenia.
• W fizykoterapii prawo Joule’a-Lenza znalazło zastosowanie w zabiegu DIATERMII
James Prescott Joule
(1818-1889)
Heinrich Lenz
(1804-1865)
16
Zjawiska elektrokinetyczne
Zjawiska (efekty) elektrokinetyczne - ściśle powiązane ze sobą efektywynikające z istnienia warstwy elektrycznej podwójnej na granicydwóch faz, poruszających się względem siebie dzięki przyłożonemuzewnętrznemu polu elektrycznemu lub działaniu sił mechanicznych.