Laboratóriumi munka №2.1.
A kondenzátor töltésének és kisütésének folyamatának vizsgálata
A munka célja:
1. Ismerje meg a kondenzátor töltésének és kisütésének folyamatát;
2. Kísérletileg határozza meg a kondenzátor kapacitásának értékét.
berendezés:
1. MUK-EM1 moduláris oktatási komplexum;
2. GN1 feszültséggenerátor;
3. Álljon az SZ-EM01 tanulmány tárgyával;
4. OTsL2 oszcilloszkóp;
5. Vezetők sora.
RÖVID TUDOMÁNY
kondenzátor- elem elektromos áramkör váltakozó áramfelhalmozódó díjak. A feltöltött test potenciáljának csökkentésének tulajdonsága, amikor egy másik test megközelíti azt az ellenkező jel töltésével. A kondenzátor két szigetelt fémvezetékrendszer, amelyek között van egy dielektromos. Magukat a vezetőket kondenzátor lemezeknek nevezik. A lemezek konfigurációjától függően:
a) lapos kondenzátor -két lapos párhuzamos fémlemez rendszer Sminden. Lemez-távolság l sokkal kisebb, mint a lineáris méretek. Ebben az esetben a lemezek közötti mező egyenletesnek tekinthető, és az élek torzulása elhanyagolható (1. ábra);
Ábra. 1.
Elektromos mező lapos kondenzátor
b) gömb kondenzátor,a lemezek két koncentrikus gömb;
c) hengeres kondenzátoramelyek lemezei két koaxiális henger.
A kondenzátor lemezek eltérő alakúak lehetnek.
A kondenzátor fő paramétere az elektromos kapacitás S. Ezt a töltés határozza meg, amely az egyik kondenzátor lemezen tartható, ha a lemezek közötti potenciális különbség 1 V:
ahol S - lemezterület d - a lemezek közötti távolság, e - dielektromos állandó anyagok a lemezek között - az elektromos állandó.
Gömb alakú kondenzátorhoz
Hengeres kondenzátorhoz
| (5) |
ahol L - a koaxiális hengerek hossza, \\ t Rés r - a belső és külső hengerek sugarai.
A kondenzátor második fontos paramétere a dielektromos szilárdság, azaz a maximális feszültség, amelyre a kondenzátort tervezték. A szilárdságot elsősorban a lemezek közötti dielektromos réteg vastagsága határozza meg. Minél nagyobb ez a vastagság, annál nagyobb a kondenzátor térfogata és tömege. Ezenkívül a kondenzátort a kapacitás (TKE) hőmérsékleti együtthatója, előnyösen minimális, és dielektromos veszteség érintő tg d (vagy 1 / tg d) minőségi tényező jellemzi.
Ez az érték figyelembe veszi a hőt a kondenzátorban, amikor egy váltakozó áram áthalad rajta. A lehető legkisebb legyen.
A kondenzátor tulajdonságait főleg a dielektrikum határozza meg. A kondenzátorok lehetnek levegő (vákuum), papír, csillám, kerámia, fluoroplasztikus (teflon), ferroelektromos stb. Leggyakrabban a kondenzátor két fémszalagból áll, amelyek között egy szalagdielektrikum van elhelyezve (2. ábra). és). A fém-film kondenzátorokban vékony fémréteget szórunk egy vékony dielektromos szalagra. Ezután a szalagokat tekercsbe tekerjük, és behelyezzük fém doboz. Egy közönséges technikai papírkondenzátor két stanilcsíkból áll, amelyek egymástól izoláltak, és paraffinnal impregnált papírszalagokból álló védőburkolattal. A szalagok és szalagok szorosan összecsukhatók kis csomagokba.
Vannak más típusú kondenzátorok is. A rádiózásban széles körben használják változó kondenzátorok.Változó kondenzátorokban egy lemez (vagy egy lemezcsoport) egy másik lemezhez képest (lemezek csoportja, 2.b ábra) van eltolva. A lapos kondenzátor kapacitásának képletében (1) S (ehhez a kondenzátorhoz) - nem a lemezek területe, hanem a lemezek egymásra ható részének területe. Ezért a lemezek relatív eltolásával a kapacitás változik. A dielektrikum leggyakrabban levegő. mert légkondenzátor fontos, hogy a lemezek ne érjenek egymáshoz, így a távolság d a lemezek között, hogy elég kicsi legyen. Ennek eredményeként a változó légkondenzátor kapacitása általában nem haladja meg a 600 pF-t. A kapacitás növelése vagy a kondenzátor méretének csökkentése érdekében a lemezek között vékony, fluoroplasztikus fóliát készítünk. Ezután a lemezeket egymás ellen préselhetjük, mégis lehetőségük van egymáshoz képest csúszni. Ahhoz, hogy a kapacitás bizonyos törvény szerint változzon (lineáris, négyzetes, inverz négyzet), a mozgó lemezek különleges alakot alkotnak. A félig változó kerámia kondenzátorok általában kis kapacitással rendelkeznek; ezeket a vágási rendszerekben használják. A kapacitás megváltoztatásához a felső lemezt csavarhúzóval kell fordítani az alsóhoz képest (2. ábra, c).
Elektrolit kondenzátorok sokkal nagyobb kapacitással rendelkeznek, mint a fentiekben tárgyaltak. Készülékük hasonlít a papír- vagy film kondenzátorok készülékére (1. ábra, a). , de a fémszalagok közötti szigetelőpapír helyett a porózus papírt vezetőképes oldattal (elektrolit) impregnáljuk, és a legvékonyabb oxidréteg az egyik elektródát fedi le (2. ábra, d). Egy ilyen kondenzátor poláris. Csak az ábrán látható módon lehet bekapcsolni. Ha a polaritás nem figyelhető meg, az elektrolízis eredményeként az oxigén az oxid rétegből távozik. Ez a réteg vékonyabbá válik és az utat teszi. Ezért az elektrolit kondenzátorok nem használhatók váltakozó feszültségű áramkörökben. Leggyakrabban simító szűrőkbe, egyenirányítókba helyezik őket .
Kevésbé érzékeny a polaritás zavarára oxid kondenzátorok elektrolit nélkül, amelyben egy fémréteget helyeznek az oxidréteg tetejére - a második elektródot (1e. ábra). Elektrolitikus és oxid kondenzátorok gyártásához alumíniumfóliával bevont alumíniumfóliát használtak. Most tantál, titán vagy niobium is használható.
2. ábra.
Kondenzátor elrendezés: ( a - eszköz papír kondenzátor; b - változó kondenzátor; trimmer kerámia kondenzátor ; g - elektrolit kondenzátor: 1 , 2 - fémelektródák, 3 - elektrolitot, 4 - oxid réteg; d - oxid kondenzátor)
Különleges helyet foglalnak el a nemlineáris kondenzátorok, azaz a kondenzátorok, amelyekben a töltés és a potenciál nem arányosak egymással. Más szavakkal, a képletben Q = CU együttható C az alkalmazott feszültség függvénye: C (U). A nemlineáris kondenzátorok közé tartozik variconds és varikap dióda.A varikondensek olyan kondenzátorok, amelyekben nagyon nagy dielektromos állandóval rendelkező (10 3 -10 4-ig) kerámiaelektródák használhatók dielektrikumként, amely biztosítja a kondenzátor tömörségét. Varikond vezérelt kondenzátor, kapacitása a vezérlő feszültség nagyságától függ U. Láncokban használják. automatikus hangolás. Az e és a viszonylag nagy veszteségek hőmérsékletfüggése azonban korlátozza a varikondok alkalmazási tartományát.
Különböző kapacitású kondenzátorok két módon is csatlakoztathatók az akkumulátorokhoz egymás után(3. ábra, a) is párhuzamosan(3. ábra, b). Az ilyen akkumulátorok teljes elektromos kapacitását hívják egyenértékű elektromos kapacitás.A kondenzátorok összekapcsolásának különböző módjaival a köztük lévő töltések és potenciálok eltérő módon oszlanak meg.
Elektromos intenzitás. Kondenzátor kapacitásKulcspontok és arányok
1. Coulomb törvénye
F = Q 1 ⋅ Q 2 4 π ε a ⋅ R 2, (1)
F - a díjak közötti kölcsönhatás ereje;
Q És 1 Q 2 pontos díjak;
R - a távolságuk közöttük;
ε egy - a közeg abszolút dielektromos állandója, egyenlő ε 0 · ε r;
ε r - relatív dielektromos állandó;
ε 0 = 1 4 π ⋅ с 2 ⋅ 10 - 7 ≈ 8,85418782 10 - 12 F m - elektromos állandó .
2. Feszültség elektrosztatikus mező pont töltés Q távolról R tőle
E = Q 4 π ε ε a ⋅ R2. (2)
Mezőerősség a lemezek közötti bármely ponton lapos kondenzátor távol a szélektől
itt d - a kondenzátor lemezei közötti távolság, U - feszültség.
r egy végtelenül hosszú töltésű tengelyből, lineáris sűrűséggel τ
E = τ 2 π ⋅ ε a ⋅ r. (4)
A mező erőssége távolról r a tengelyből hengeres kondenzátor (r 1 <r < r 2)
E = U r ⋅ ln r 2 r 1, (5)
itt U - kondenzátor feszültség, r És 1 r
A mező erőssége távolról R a központtól gömb alakú kondenzátor (R 1 < R < R 2)
E = U 1 R 1⋅R 2R 2 ⋅ (R2 - R1), (6)
itt U - kondenzátor feszültség, R És 1 R 2 - a kondenzátor belső és külső sugarai.
3. Vektor elektromos torzítás
D → = ε a ⋅ E →. (7)
4. Általános kifejezés kondenzátor kapacitás
Egy lapos kondenzátor kapacitása
C = ε a ⋅ S d = ε r ⋅ ε 0 ⋅ S d, (9)
Hengeres kondenzátor kapacitás és
C = 2 π ε ε a ⋅ l ln r 2 r 1, (10)
C = 4 π ε a ⋅ R 1 ⋅ R 2 R 2 - R 1, (11)
Kétvezetékes vonal kapacitása
C = π ε a ⋅ l ln [D2a + (D2a) 2 - 1], (12)
itt l - vonalhossz, D - a vezetékek tengelyei közötti távolság, egy - a vezetékek sugara.
Egyvezetékes vezeték kapacitás
C = 2 π ε a ⋅ l ln [h a + (h a) 2 - 1], (13)
itt l - vonalhossz, h - a vezetékes felfüggesztés magassága a talaj felett, \\ t egy - a huzal sugara.
5. Mikor kondenzátorok párhuzamos csatlakoztatása C 1 , C 2 , ..., C n egyenértékű kapacitás egyenlő
C = C 1 + C 2 + ... + C n = ∑ k = 1 n C k. (14)
a sorozatú kondenzátorok az egyenértékű kapacitást a képlet határozza meg
1 C = 1 C 1 + 1 C 2 + ... + 1 C n = ∑ k = 1 n 1 C k. (15)
Két kondenzátorok soros ekvivalens kapacitással fel van
C = C 1 C 2 C 1 + C 2, (16)
és az egyes kondenzátorok közötti feszültségek fordított arányban vannak elosztva kondenzátorukkal.
U1 = U2C2C1 + C2; U 2 = U ⋅ C 1 C 1 + C 2. (17)
6. A kondenzátor elektrosztatikus térenergiája
W = C ⋅ U 2 2 = Q ⋅ U 2 = Q 2 2 C. (18)
Az elektrosztatikus mező fajlagos energiája (a dielektromos egység térfogatára vonatkoztatva) a következőképpen van kifejezve
w = d W d V = E ⋅ D 2 = ε a ⋅ E 2 2. (19)
Az elektrosztatikus tér teljes energiáját a kondenzátor teljes dielektromos térfogatára vonatkozó fajlagos energia nagyságának integrálissá fejezi ki.
W = ∫ V ε a ⋅ E 2 2 d V. (20)
7. A források elosztásának kiszámítása a forrásokat tartalmazó összetett áramkörökben e. d. a. és a kondenzátorokat az egyenletek két törvény szerinti összeállításával állítják elő:
1) A villamosenergia-megőrzési törvény (az elektromos töltés megőrzésének törvénye) szerint: a csomópontba csatlakoztatott és az energiaforráshoz nem csatlakozó kondenzátorok lemezein lévő töltések algebrai összege megegyezik az ezeken a lemezeken lévő töltések algebrai összegével, mielőtt összekapcsolták volna őket:
Σ Q = Σ Q ′. (21)
2) A második Kirchhoff-törvény szerint: algebrai összege. d. a. egy zárt áramkörben megegyezik az áramkörszakaszokon lévő feszültségek algebrai összegével, beleértve a belépő kondenzátorokat is:
∑ k = 1 n E k = ∑ k = 1 n U C k = ∑ k = 1 n Q k C k. (22)
Gyakorlatok és feladatok
1. feladat. A változó kondenzátor 500 és 1500 pF között van. Adja meg, hogy melyik kondenzátor legyen a minimálisan változó kapacitástartományban, és hogyan kell bekapcsolni, hogy az ekvivalens kapacitás 100 és 250 pF között változzon.
A válasz: 125 - 300 pF, kapcsolja be párhuzamosan.
2. feladat. Egy lapos kondenzátor kapacitása egy csillám-dielektrikával 44,3 pF. Minden kondenzátor lemez területe 25 cm2, a lemezek közötti távolság 3 mm.
Mi a csillám relatív dielektromos állandója? A 80 kV / mm-es csillámfeszültséget figyelembe véve megállapítható, hogy a maximális feszültség melyik kondenzátor működhet, így háromszoros biztonsági résszel rendelkezik.
Rajzoljon egy grafikonot a kondenzátor lemezek közötti lehetséges változásról.
A válasz: ε r = 6; U max = 80 kV; a potenciálcsökkenés grafikonját az egyenlet határozza meg φ = U· (1 - x /d) itt U - egy pozitív töltésű lemez potenciálja, amely egyenlő a kondenzátor feszültségével, \\ t d - a lemezek közötti távolság, x - változó távolság a pozitív kondenzátor lemezhez.
3. feladat. Bizonyítsuk be, hogy egy többlemezes kondenzátor (1. ábra) n azonos lemezek, terület S mindegyik, két szomszédos lemez közötti távolsággal ddielektromos, amelynek abszolút dielektromos állandója ε kapacitása megegyezik
C = ε a ⋅ S ⋅ (n - 1) d.
Számítsuk ki, hogy hányan kell szedniük a sztaniol lapokat, minden területen S = 40 cm2 egy 0,5 μF többlemezes kondenzátor előállításához, feltéve, hogy a dielektrikum viaszpapír ( ε r = 1,8) 0,05 mm vastagságban.
A válasz: 393 lap.
4. feladat. Lapos rétegű kondenzátor (2. ábra), amelynek minden lemezének felülete S = 12 cm 2, csillámból álló dielektrikum ( ε r 1 = 6) vastag d 1 = 0,3 mm és üveg ( ε r 2 = 7) vastag d 2 = 0,4 mm.
A csillám és az üveg behatoló feszültsége egyenlő E 1 = 77 kV / mm, E 2 = 36 kV / mm.
Számítsuk ki a kondenzátor kapacitását és a korlátozó feszültséget, amelyre be lehet kapcsolni, feltételezve, hogy a gyengébb réteghez kétszeres elektromos szilárdság van.
döntés
A laminált kondenzátor egyenértékű kapacitását két sorba kapcsolt kondenzátor kapacitása határozza meg.
C = C 1 ⋅ C 2 C 1 + C 2 = ε a 1 ⋅ S d 1 ε ε a 2 ⋅ S d 2 ε a 1 ⋅ S d 1 + ε a 2 ⋅ S d 2 = ε a 1 ⋅ ε a 2 ⋅ S ε a 1 ⋅ d 2 + ε a 2 d 1.
A numerikus értékek helyettesítése itt ε egy 1 = ε 0 ε r És 1 ε egy 2 = ε 0 ε r 2, kapunk
C = ε 0 ⋅ ε r 1 ε r 2 ⋅ S ε r 1 ⋅ d 2 + ε r 2 ⋅ d 1 = 8,85 10 - 12 6 ⋅ 7 12 ⋅ 10 - 4 6 ⋅ 0,4 ⋅ 10 - 3 + 7 ⋅ 0,3 ⋅ 10 - 3 = 99 ⋅ 10 - 12 F.
Jelölje a rétegelt kondenzátorhoz csatlakoztatott teljes feszültséget U prmíg a kondenzátor töltése egyenlő lesz
Q = C· U pr.
Az egyes rétegek feszültségei egyenlőek lesznek.
U 1 = Q C 1 = C ⋅ U p a 1 ⋅ S d 1 = ε a 2 ⋅ d 1 ε a 1 ⋅ d 2 + + a 2 ⋅ d 1 ⋅ U p p; U 2 = Q C 2 = C ⋅ U p r a a 2 ⋅ S d 2 = ε a 1 ⋅ d 2 ε a 1 ⋅ d 2 + ε a 2 d 1 ⋅ U p p.
Az egyes rétegekben az elektrosztatikus mező erőssége
E 1 = U 1 d 1 = ε a 2 ε a 1 ⋅ d 2 + ε a 2 ⋅ d 1 ⋅ U p; E 2 = U 2 d 2 = ε a 1 ε a 1 ⋅ d 2 + ε a 2 ⋅ d 1 ⋅ U ″ n p.
itt U "np - a kondenzátorhoz csatlakoztatott teljes feszültség, amelyen az első réteg lyukasztva van, a U "" np - a teljes feszültség, amelyen a második réteg lebomlása következik be.
Az utolsó kifejezésből
U ′ p p = E 1 ε ε a 1 ⋅ d 2 + ε a 2 ⋅ d 1 e a 2 = 49,5 kV; U ″ p p = E 2 ε a 1 ⋅ d 2 + ε a 2 ⋅ d 1 ε a 1 = 27,0 k.
Így a gyengébb réteg a második; a feltételnek megfelelően, kétszeres biztonsági rés figyelembevételével megállapítjuk, hogy a kondenzátor bekapcsolható egy egyenlő feszültséggel
27,0 kV / 2 = 13,5 kV.
5. feladat. Számítsa ki a 2.6 km / 9.4-es koaxiális kábel 1 km-es kapacitását. Ez a kábel polietilén alátétekkel van szigetelve ( ε r = 2,2) vastag egy = 2,2 mm rendszeres időközönként b = 25 mm, az alátétek közötti többi hely levegővel van feltöltve (3. ábra). A mag átmérője d = 2,6 mm, a külső huzal belső átmérője D = 9,4 mm.
jelzés. A kábel kapacitása kiszámítható azon tény alapján, hogy az egyes szakaszai párhuzamosan vannak összekötve.
A válasz: 48 · 10 -9 F / km = 48 nF / km.
6. feladat. Az SRG márka vezetőköpenyében lévő, egyetlen magú, gumi szigetelésű kábel 25 mm 2 vezetékkel rendelkezik. Ismeretes, hogy a kábelszigetelésben az elektrosztatikus mező legnagyobb erőssége nem haladhatja meg a 6 kV / mm-t. Határozza meg a gumi szigetelőréteg vastagságát, ha a mag és a köpeny közötti kábel tesztelése során 10 kV feszültséget tartalmaz.
Feltételezve, hogy a kábeles mag potenciálja U = 10 kV, ábrázolja a kábel dielektromosságának lehetséges csökkenését a kábelközponthoz való távolsághoz képest.
Válasz: 2,25 mm. A gráfot az φ (r) = U ⋅ ln r 2 r ln r 2 r 1 egyenlet alkotja.
7. feladat. Hengeres kondenzátor hosszú l = 5 cm-es kétrétegű dielektromos (4. ábra).
Belső sugár r 1 = 1 cm, külső - r 2 = 3 cm, a dielektrikumok rétegeinek szétválasztási sugara r 3 = 1,5 cm Relatív dielektromos permeabilitás: belső szigetelőréteg ε r 1 = 2, kültéri ε r 2 = 4.
Számolja ki a kondenzátor kapacitását és rajzolja meg a feszültségek és potenciálok görbéit az egyes rétegekben, ha a kondenzátor feszültség alatt van U = 2 kV.
jelzés. A Gauss-tétel segítségével az elektrostatikus térerősségeket minden rétegben megtaláljuk.
E 1 = τ 2 π ⋅ ε a 1 ⋅ r; E 2 = τ 2 π ⋅ ε a 2 ⋅ r,
ahol τ - lineáris töltési sűrűség (a kondenzátor egységenkénti töltése). Ezután a kondenzátor lemezek közötti feszültséget a képlettel számítjuk
U = ∫ r 1 r 3 E 1 d r + ∫ r 3 r 2 E 2 d r.
Ezért a lineáris töltési sűrűséget határozzuk meg.
τ = 2 π ⋅ U 1 ε a 1 ln r 3 r 1 + 1 ε a 2 ln r 2 r 3.
A kondenzátor kapacitását a (8) képlettel számítjuk ki. potenciális φ Az első dielektromos réteg régiójának bármely pontján ( r 3 > r > r 1) a kifejezésből határozzuk meg
φ r 1 - φ 1 = ∫ r 1 r E 1 d r,
és potenciál φ A 2. réteg bármelyik pontján ( r 2 > r > r 3) a kifejezésből kiszámítjuk a dielektrikumot
2 r 2 - φ 2 = ∫ r 2 r E 2 d r.
A legújabb képletekben φ r 1 = U - a belső kondenzátor lemez potenciálja, \\ t φ r 2 - potenciál a dielektrikumok felületén. A külső burkolat földelve van: φ 2 (r 2) = 0.
C = 2 π ⋅ l 1 ε a 1 ln r 3 r 1 + 1 ε a 2 ln r 2 r 3; E 1 (r) = U r ⋅ (ln r 3 r 1 + ε a 1 e a 2 ln r 2 r 3); E 2 (r) = U r ⋅ (ε a 2ε a 1 ln r 3 r 1 + ln r 2 r 3); φ 1 (r) = U ⋅ (1 - ln r r 1 ln r 3 r 1 + ε a 1ε a 2 ln r 2 r 3); φ 2 (r) = U ⋅ ε a 1 ε a 2 ln r 2 r ln r 3 r 1 + ε a 1 ε a 2 ln r 2 r 3.
Egy hengeres kondenzátor két koaxiális hengerből áll, R 1 és R2 sugarakkal és magassággal, amelyek között dielektromos dielektromos konstans e (32. ábra).
A lemezek közötti elektromos mező kiszámításához alkalmazzuk a Gauss-tételt az R tetszőleges sugarú hengeres felületére (R 1< R > R2). Ebben az esetben figyelembe vesszük, hogy a sugárirányú szimmetria miatt a vektor áramlása a kiválasztott henger végfelületein nulla, és az E térerősség csak az R sugártól függ.
Innen
ahol Q a töltő mennyisége a kondenzátor lemezeken. A feszültség és a potenciál közötti kapcsolatot használjuk 
. (34). Integrálunk 
Or. (35)
A (38) képletből egy hengeres kondenzátor kapacitását találjuk
. (36)
A munka vége -
Ez a téma a következőhöz tartozik:
Az anyag fizikai és kémiai tulajdonságai az atomoktól az élő sejtekhez nagyrészt az elektromos erőkkel magyarázhatók ... Elektromos ... Elektrosztatikus ... Példa szerda e Vákuum levegő petróleumvíz ...
Ha ehhez a témához további anyagra van szüksége, vagy nem találta, amit keresett, javasoljuk, hogy használja az adatbázisunkban található keresést:
Ha ez az anyag hasznosnak bizonyult az Ön számára, mentheti azt a szociális hálózatokon lévő oldalára:
| csipog |
Heterogén láncok
Az elektromos áramkör, amelyben a folyamatos áramáramot külső erők biztosítják, n-nek nevezik
MŰSZAKI TERÜLET VACUUM-ban
A statikus töltések közelében elektrosztatikus tér keletkezik. A töltések mozgása (az áram áramlása) új anyagforma - mágneses mező - megjelenéséhez vezet. Ez egy személy
Mágneses indukciós vektor keringés
Az elektrosztatikával analóg módon a zárt kontúr mentén a vektor cirkuláció fogalmát definiáljuk.
Áramkör egyenletes mágneses mezőben
Alkalmazza az Ampere törvényét egy egyenletes mágneses térben lévő árammal rendelkező téglalap alakú hurokra. A bordákra gyakorolt „a” erő
Egy áramkör nem egyenletes mágneses mezőben
Ha az áramkör az árammal nem egyenletes mágneses mezőben van, a különböző erők különböző erőkre hatnak
Áramkör sugárirányú mágneses mezőben
A (37) és (38) képletekből következik, hogy egyenletes mágneses térben az árammal rendelkező áramkörre ható nyomaték maximális, ha:
Elektromos motorok
A 23. ábrából az következik, hogy a mágnes pólusainak kiválasztott irányával és az áramkör irányának irányával a nyomaték „feléünk” irányul, vagyis az áramkört az óra felé fordítja.
Mágneses mező működés
Ha a mágneses tér felől árammal rendelkező vezetőre ható amper ereje akkor mozog, akkor azt mozgatja
Az anyagok mágnesezése
A mágneses mezőben különböző anyagokat mágneseznek, vagyis mágneses pillanatot kapnak, és maguk is mágneses mezőkké válnak. A médiumban levő mágneses mező a mezők összege
Dia-, para- és ferromágneses anyagok és azok alkalmazása.
Egy atom mágneses momentuma több komponenst tartalmaz, ahol
diamagnetics
Egyes atomok (Cu, Au, Zn, stb.) Olyan szerkezetű elektronkagylóval rendelkeznek, hogy az orbitális és a centrifugálási momentumok kölcsönösen kompenzálódnak, és az atom mágneses pillanata összességében egyenlő.
paramágneses
Az ilyen anyagok, mint az Al, Mn, Os és mások atomjai kompenzálatlanok a teljes orbitális pillanatban, azaz külső mező hiányában saját mágneses pillanataik vannak. termikus
Ferromagnetika és alkalmazásuk
Kiválasztják azokat a anyagokat, amelyekben a mágneses permeabilitás eléri a több száz és akár millió egységet is
ELEKTROMAGNETIKUS BEVEZETÉS
A modern villamosenergia-termelési módszer alapja az elektromágneses indukció fizikai jelensége, amelyet Faraday 1831-ben fedezett fel. A modern energia egyre inkább
Elektromágneses indukciós jelenség
Tekintsük az elektromágneses indukció lényegét és az e jelenséghez vezető elveket. Tegyük fel, hogy az 1-2 vezető a mágneses mezőben sebességgel mozog
Elektromos generátor
A Faraday-i törvény a természet alapvető törvényeire utal, és az energia megőrzésének törvénye következménye. Ezt széles körben használják a mérnöki munkában, különösen a generátorokban. Fő óra
induktivitás
Az elektromágneses indukció jelensége minden esetben megfigyelhető, amikor a mágneses fluxus átmegy az áramkörön. Különösen a mágneses fluxust az áramkörben áramló áram képezi. Ezért van
Átmenetek az induktív áramkörökben
Tekintsünk egy induktivitást és ellenállást tartalmazó áramkört (44. ábra). A kezdeti állapotban az S kulcs semleges helyzetben volt. Legyen időpontban t
Kölcsönös indukció. transzformátor
A kölcsönös indukció jelensége az elektromágneses indukció jelenségének különleges esete. Tedd a két szert
Maxwell egyenletek
A XIX. Század közepéig nagyszámú kísérleti tények gyűltek össze a villamos energiával és a mágnesességgel kapcsolatban. A Faraday M., a kreatív siker csúcspontja, felbecsülhetetlen értékű hozzájárulás
Mágneses térenergia
Számítsa ki a mágneses tér energiáját. Ehhez kiszámítjuk az áramforrás áramforrását induktivitással. Amikor az Ohm törvénye szerint egy áramkörben áramot hoz létre, akkor iR = ε
Vortex elektromos mező
A Faraday-i törvény szerint a mágneses mezőben mozgó áramkörben az elektromágneses indukcióra egy emf keletkezik, amely arányos a mágneses fluxus változásának sebességével.
Bias áram
A J. Maxwell közvetlen hipotézise szerint egy változó mágneses mező váltakozó elektromos mezőt hoz létre. Maxwell fordított hipotézise szerint
Maxwell egyenletei
Az 1860-65 években Maxwell kifejlesztette az egyetlen elektromágneses mező elméletét, amelyet a Maxwell-egyenletek rendszere ír le
Hagyja a lapos kondenzátor lemezeit + Q és - Q. A töltési sűrűség a lemezeken egyenlő lesz, és a kondenzátorban keletkező egyenletes elektromos mező intenzitása (lásd 2.17.):
Az erősség és a potenciál közötti összefüggést elektromos mezőben kiszámítjuk a kondenzátor lemezek közötti potenciális különbséget:
Ez az arány lehetővé teszi, hogy meghatározzuk a lapos kondenzátor kapacitását
(4.7)
Ennek a kondenzátornak a kapacitása közvetlenül arányos a lemezek területével ( S) és fordítottan arányos a távolsággal ( d) közöttük.
Emlékezzünk arra, hogy a lemezek közötti potenciális különbséget azzal a feltevéssel számítottuk ki, hogy a köztük lévő mező egyenletes. Ez azt jelenti, hogy az eredmény (4.7.) Értelemszerű idealizáció. Egy lapos kondenzátor kapacitását kiszámítottuk, figyelmen kívül hagyva a mező marginális torzulását.
Az ilyen kondenzátor lemezei két koncentrikus gömb, amelyek sugara van R És 1 R 2. ábra (4.10. Ábra, b).
Az utolsó előadásban kiszámítottuk a gömb alakú kondenzátor lemezei közötti potenciális különbséget. Kiderült, hogy arányos a kondenzátor töltésével (lásd 3.27).
A gömb alakú kondenzátor töltöttségének és a potenciális különbségnek a meghatározásával egyenlő kapacitás a következő érték lesz
Ez az eredmény azt jelzi, hogy a gömb alakú kondenzátor kapacitása függ a gömbök méretétől ( R És 1 R 2) és a rés méretéről d (d = R 1 – R 2) közöttük.
Érdekes, hogy elég kicsi rés damikor R 1 ” R 2 = REgy ilyen gömb alakú kondenzátor kapacitását írhatja le:
De 4p R 2 = S - a gömb felületét. ezért
és a gömb alakú kondenzátor kapacitása megegyezik az "egyenértékű" lapos kondenzátor kapacitásával.
Hagyja a hengeres kondenzátor lemezeit feltölteni (+ q) és (- q) (4.11. Ábra). Számítsa ki a lemezek közötti térerősséget. Ehhez válasszon egy Gauss-zárt felületet sugár alakú henger formájában R 1 < r < R 2 és magas l. A szélhatások figyelmen kívül hagyása (!) A Gauss-tétel egyenletét írjuk
Az utolsó egyenlőségből arra következtetünk, hogy
Most, az elektromos tér erősségének és potenciáljának viszonyát felhasználva kiszámítjuk a hengeres kondenzátor lemezei közötti potenciális különbséget
Mint a többi kondenzátor esetében, a hengeres kondenzátor lemezek közötti potenciálkülönbség arányos a töltéssel. q. Ezért egy adott hengeres kondenzátor kapacitása állandó érték, amely csak a kondenzátor méretétől függ.
