elektrický náboj Q, q [C]: kladný a záporný
souhlasné náboje se odpuzují, nesouhlasné přitahují
náboj kvantován (elementární náboj e = 1,6 x 1019 C)
náboj protonu a elektronu:
elektrostatická a gravitační síla (analogie) – Coulombův zákon:
N m2 C2
Elektřina a magnetismus
Q p=e Qe=−e
F e=k∣Q1 Q2∣
r2 F g=m1 m2
r2
Elektrostatika
k=9.109
Elektrostatika
intenzita elektrostatického pole: síla, působící na náboj 1 C
jednotka: N/C nebo V/m
velikost intenzity el. pole bodového náboje:
princip superpozice:
Elektrostatika
E r
E=kr
∣Q∣
r2E= E1 E2...
Směr intenzity el. pole a siločáry
práce elektrostatické síly:
napětí: jednotka: V (volt)
pohyb náboje v homogenním elektrostatickém poli:
(analogie vrhů v homogenním tíhovém poli)
Příklad: urychlování elektronů v elektrickém poli
Elektrostatika
F=Q E
E k=W 12
mv2=eU v= 2 eU
m
W=∫A
BFe . d r=QU AB
U AB
pohyb elektronů (náboje) ve vodiči
konvenční směr proudu – směr pohybu kladného náboje
elektrický proud:
jednotka: ampér (A)
I=d Qd t
I=Qt
Elektrický proud a elektrický odpor
elektrický odpor – Ohmův zákon:
jednotka: ohm (Ω)
teplotní závislost odporu vodičů:
teplotní součinitel odporu K1
Elektrický proud a elektrický odpor
R=UI
R=R0 [1T−T 0]
~10−3
elektrický odpor – Ohmův zákon:
jednotka: ohm (Ω)
teplotní závislost odporu vodičů:
teplotní součinitel odporu K1
Elektrický proud a elektrický odpor
R=UI
R=R0 [1T−T 0]
~10−3
sériové: paralelní:
práce: výkon:
Jouleův – Lenzův zákon (Jouleovo teplo): aplikace: topné spirály
Práce a výkon elektrického proudu
W=QU=U I t
R=R1R21R=
1R1
1R2
P=U I=R I 2=U2
R
W=U I t=R I 2 t
Řazení elektrických odporů
Příklady
Příklady
zdroje magnetického pole: 1. permanentní magnety
2. proudovodiče
3. časově proměnné elektrické pole
popis magnetického pole: vektor magnetické indukce
indukční čáry (severní pól jižní pól)→
vliv prostředí na magnetické pole: diamagnetika (zeslabují)
relativní permeabilita paramagnetika (slabě zesilují)
feromagnetika (silně zesilují)
Magnetické pole
B=rB0
r
B
zdroje magnetického pole: 1. permanentní magnety
2. proudovodiče
3. časově proměnné elektrické pole
popis magnetického pole: vektor magnetické indukce
indukční čáry (severní pól jižní pól)→
jednotka magnetické indukce tesla (T)
vliv prostředí na magnetické pole: diamagnetika (zeslabují)
relativní permeabilita paramagnetika (slabě zesilují)
feromagnetika (silně zesilují)
Magnetické pole
B=rB0
r
B
Střídavé napětí a střídavý proud
u t =U m cos t i t = I m cos t
efektivní hodnoty napětí a proudu:
příklad:
jednofázová zásuvka 230 V, 50 Hz
(efektivní napětí)
U ef= 1T ∫0
Tu2t dt=
U m
2I ef = 1
T ∫0
Ti2t dt=
I m
2
U m = U ef 2 = 325 V
Elektromagnetické vlnění
E y x , t =E cos[2tT−
x]
zdroj: elektrické pole pohybujících se nábojů –
časově proměnné elektrické pole indukuje časově proměnné
magnetické pole a naopak
vlastnosti elektromagnetického vlnění:
rychlost šíření
vztah mezi vektory magnetické indukce a intenzity elektrického pole
B z x , t =B cos [2tT−
x]
v= 1
0r0r
=c
rr
=3×108 m s−1
rr
E=v B E y x , t =v B z x ,t
Elektromagnetické vlnění
E y x , t =E cos[2tT−
x]
zdroj: elektrické pole pohybujících se nábojů –
časově proměnné elektrické pole indukuje časově proměnné
magnetické pole a naopak
vlastnosti elektromagnetického vlnění:
rychlost šíření
vztah mezi vektory magnetické indukce a intenzity elektrického pole
B z x , t =B cos [2tT−
x]
v=1
0r 0r
=c
rr
=3×108 m s−1
rr
E=v B E y x , t =v B z x ,t
Elektromagnetické vlnění
spektrum elektromagnetického vlnění:
ve vakuu:
viditelné záření (světlo): 400 nm (fialová) – 700 nm (červená)
=vf
=cf