Laboratórne práce №2.1.
Štúdium procesu nabíjania a vypúšťania kondenzátora
Účel práce:
1. Zoznámte sa s procesom nabíjania a vybíjania kondenzátora;
2. Experimentálne zistite hodnotu kondenzátorovej kapacity.
vybavenie:
1. modulárny vzdelávací komplex MUK-EM1;
2. generátor napätia GN1;
3. Stojte s predmetmi štúdia SZ-EM01;
4. osciloskop OTsL2;
5. Súbor vodičov.
KRÁTKA TEÓRIA
kondenzátorprvok elektrický obvod aC prúdpre akumuláciu poplatkov. Vlastnosť znižovania potenciálu nabitého tela, keď sa k nemu pristupuje iný subjekt s nábojom opačného znamienka, sa používa. Kondenzátor je systém dvoch izolovaných kovových vodičov, medzi ktorými je dielektrikum. Samotné vodiče sa nazývajú kondenzátorové dosky. V závislosti od konfigurácie dosiek sú rozlíšené:
a) plochý kondenzátor -systém dvoch plochých paralelných plechov Skaždej z nich. Rozstup dosiek l oveľa menšie ako ich lineárne rozmery. V tomto prípade môže byť pole medzi platňami považované za rovnomerné a môže sa zanedbať pole zakrivenie na okrajoch (obrázok 1);
Obr. 1.
Elektrické pole plochý kondenzátor
b) guľový kondenzátor,ktorých dosky sú dve sústredné gule;
c) valcový kondenzátorktorých dosky sú dva koaxiálne valce.
Kondenzátorové dosky môžu mať iný tvar.
Hlavným parametrom kondenzátora je jeho elektrickej kapacity S. Určuje sa náplňou, ktorá sa môže držať na jednej z kondenzátorových dosiek, ak je potenciálny rozdiel medzi doskami 1 V:
kde S - plošná plocha d - vzdialenosť medzi doskami, e - dielektrická konštanta látky medzi platňami - elektrická konštanta.
Pre sférický kondenzátor
Pre valcovitý kondenzátor
| (5) |
kde L - dĺžka koaxiálnych valcov, Ra r - polomery vnútorného a vonkajšieho valca.
Druhým dôležitým parametrom kondenzátora je jeho dielektrická sila, t.j. maximálne napätie, pre ktoré je kondenzátor navrhnutý. Pevnosť je určená hlavne hrúbkou dielektrickej vrstvy medzi doskami. Avšak čím je táto hrúbka väčšia, tým väčší je objem a hmotnosť kondenzátora. Okrem toho je kondenzátor charakterizovaný teplotným koeficientom kapacity (TKE), výhodne minimom, a dielektrickou stratou dotyčnicou tg d (alebo faktorom kvality 1 / tg d).
Táto hodnota zohľadňuje uvoľnenie tepla v kondenzátore pri prechode striedavým prúdom. Mal by byť čo najmenší.
Vlastnosti kondenzátora sú určené predovšetkým dielektrikom. Kondenzátory môžu byť vzduchové (vákuové), papierové, sľudové, keramické, fluoroplastové (teflónové), feroelektrické atď. Najčastejšie je kondenzátor vyrobený z dvoch kovových pások, medzi ktorými je pásikový dielektrik (2) a). V kondenzátoroch s kovovým filmom sa tenká vrstva kovu nastrieka na tenký dielektrický pás. Potom sa pásky valcujú do kotúča a umiestnia sa kovová krabica, Bežný technický papierový kondenzátor sa skladá z dvoch pásov klenby, izolovaných od seba a z ochranného puzdra s papierovými pásikmi impregnovanými parafínom. Pásky a stuhy sú pevne zložené do malých balení.
Existujú aj iné typy kondenzátorov. V rádiovom inžinierstve sú široko používané variabilné kondenzátory.Pri variabilných kondenzátoroch sa jedna doska (alebo skupina dosiek) posunie oproti inej doske (skupina dosiek, obr. 2b). Vo vzorci kapacity plochého kondenzátora (1) S (pre daný kondenzátor) - nie oblasť dosiek, ale oblasť interakčnej časti dosiek. Preto sa relatívnym posunom dosiek mení kapacita. Dielektrikum je najčastejšie vzduch. pre vzduchový kondenzátor je dôležité, aby sa dosky nedotýkali navzájom, teda vzdialenosti d medzi doskami, aby sa dosiahol dostatočne malý počet. V dôsledku toho kapacita premenlivého vzduchového kondenzátora obvykle neprekračuje 600 pF. Ak chcete zvýšiť kapacitu alebo znížiť veľkosť kondenzátora medzi doskami, položte tenkú vrstvu fluoroplastu. Potom sa dosky môžu tlačiť navzájom proti sebe, zatiaľ čo dávajú možnosť ich posuvu vzájomne voči sebe. Aby sa kapacita zmenila podľa určitého zákona (lineárna, kvadratická, inverzná štvorcová), pohybujúce sa dosky majú špeciálny tvar. Polopriepustné keramické kondenzátory majú zvyčajne malú kapacitu; používajú sa v programoch orezania. Ak chcete zmeniť kapacitu, musíte otočiť horný disk vzhľadom na spodný disk pomocou skrutkovača (obrázok 2, c).
Elektrolytické kondenzátory majú oveľa väčšiu kapacitu ako sa diskutovalo vyššie. Ich zariadenie sa podobá zariadeniu z papierových alebo filmových kondenzátorov (obrázok 1, a) , ale miesto izolačného papiera medzi kovovými pásikmi je porézny papier impregnovaný vodivým roztokom (elektrolytom) a najtenšia vrstva oxidu pokrýva jednu z elektród (obrázok 2, d). Taký kondenzátor je polárny. Môže byť napájaný len tak, ako je znázornené na obrázku. Ak nie je pozorovaná polarita, v dôsledku elektrolýzy kyslík opustí oxidovú vrstvu. Táto vrstva sa stáva tenšou a robí to. Preto sa elektrolytické kondenzátory nemôžu používať v obvodoch so striedavým napätím. Najčastejšie sú umiestnené do vyhladzovacích filtrov, usmerňovačov .
Menej citlivé na narušenie polarity oxidové kondenzátory bez elektrolytu, v ktorom je vrstva kovu nanesená na vrchnú vrstvu oxidu - druhú elektródu (obrázok le). Na výrobu elektrolytických a oxidových kondenzátorov sa použila hliníková fólia potiahnutá vrstvou oxidu hlinitého. Teraz používajte aj tantal, titán alebo niób.
Obr.2.
Usporiadanie kondenzátora: ( a - zariadenie papierový kondenzátor; b - premenný kondenzátor; in - trimmer keramický kondenzátor ; g - elektrolytický kondenzátor: 1 , 2 - kovové elektródy, 3 - elektrolyt, 4 - oxidová vrstva; d - oxidový kondenzátor)
Zvláštne miesto je obsadené nelineárnymi kondenzátormi, t.j. kondenzátory, v ktorých náboj a potenciál nie sú navzájom úmerné. Inými slovami, vo vzorci Q = CU koeficient C je funkciou použitého napätia: C (U). Medzi nelineárne kondenzátory patrí variconds a varikapovou.Variconds sú kondenzátory, v ktorých sa ako dielektrik používajú keramické feroelektrické prvky s veľmi vysokou dielektrickou konštantou e (až 10-3-104), čo zaisťuje kompaktnosť kondenzátora. Varikond - kondenzátor, jeho kapacita závisí od veľkosti riadiaceho napätia U. Používa sa v reťaziach. automatické ladenie, Avšak teplotná závislosť e a relatívne veľké straty obmedzujú rozsah použitia varicondov.
Kondenzátory rôznych výkonov je možné pripojiť k batériám dvomi spôsobmi - buď postupne(Obrázok 3, a) paralelne k(obr. 3, b). Zaznamená sa celkový elektrický výkon takýchto batérií ekvivalentná elektrická kapacita.Pri rôznych spôsoboch pripojenia kondenzátorov sa náboje a potenciály medzi nimi rozdeľujú inak.
Elektrická intenzita. Kapacita kondenzátoraKľúčové body a pomery
1. Coulombov zákon
F = Q 1 ⋅ Q 2 4 π ε a ⋅ R 2, (1)
F - sila interakcie medzi poplatkami;
Q 1 a Q 2 - bodové poplatky;
R - vzdialenosť medzi nimi;
ε absolútna dielektrická konštanta média, rovná sa ε 0 · ε r;
ε r - relatívna dielektrická konštanta;
ε 0 = 1 4 π ⋅ s 2 ⋅ 10 - 7 ≈ 8,85418782 10 - 12 F m - elektrická konštanta .
2. Napätie elektrostatické pole bodové nabíjanie Q na diaľku R od neho
E = Q 4 π ⋅ ε a ⋅ R 2. (2)
Sila poľa v ľubovoľnom bode medzi doskami plochý kondenzátor od okrajov
tu d - vzdialenosť medzi doskami kondenzátora, U - napätie.
r z nekonečne dlhej nabitej osi s lineárnou hustotou τ
E = τ 2 π ⋅ ε a ⋅ r. (4)
Sila poľa na diaľku r z osi valcový kondenzátor (r 1 <r < r 2)
E = U r ⋅ ln r 2 r 1, (5)
tu U - napätie kondenzátora, r 1 a r
Sila poľa na diaľku R z centra sférický kondenzátor (R 1 < R < R 2)
E = U, R ', R2R2, (R2-R1), (6)
tu U - napätie kondenzátora, R 1 a R 2 - vnútorné a vonkajšie polomery kondenzátora.
3. Vektor elektrické predpoveď
D → = ε a ⋅ E →. (7)
4. Všeobecný výraz kondenzátorová kapacita
Kapacita plochého kondenzátora
C = ε a ⋅ S d = ε r ⋅ ε 0 ⋅ S d, (9)
Kapilárna kapacita kondenzátora a
C = 2 π ⋅ ε a ⋅ l ln r 2 r 1, (10)
C = 4 π ⋅ ε a ⋅ R 1; R 2R 2 -R 1, (11)
Kapacita dvojdrôtovej linky
C = π ⋅ ε a ⋅ l ln [D 2 a + (D 2 a) 2 - 1], (12)
tu l - dĺžka línie, D - vzdialenosť medzi osami drôtov, - polomer vodičov.
Kapacita jedného drôtu
C = 2 π ⋅ ε a ⋅ l ln [h a + (h a) 2 - 1], (13)
tu l - dĺžka línie, hod - výška drôteného zavesenia nad vozovkou, - polomer drôtu.
5. Kedy paralelné pripojenie kondenzátorov C 1 , C 2 , ..., C n ekvivalentná kapacita sa rovná
C = C 1 + C 2 + ... + C n = Σ k = 1 n C k. (14)
na série kondenzátorov ekvivalentná kapacita sa určuje podľa vzorca
1 C = 1 C 1 + 1 C 2 + ... + 1 C n = Σ k = 1 n 1 C k. (15)
Pre dvoch kondenzátory zapojené do série ekvivalentnej kapacity je hore
C = Ci, C2C1 + C2, (16)
a napätia medzi jednotlivými kondenzátormi sú distribuované v obrátenom pomere k ich kondenzátorom.
U1 = U2C2C1 + C2; U 2 = U ⋅ C 1 C 1 + C 2. (17)
6. Energia elektrostatického poľa kondenzátora
W = C ⋅ U 2 2 = Q ⋅ U 2 = Q 2 2 C. (18)
Špecifická energia elektrostatického poľa (na jednotku objemu dielektrika) sa vyjadrí nasledovne
w = d W d V = E ⋅ D 2 = ε a ⋅ E 2 2. (19)
Celková energia elektrostatického poľa je vyjadrená integrálom veľkosti špecifickej energie v celom dielektrickom objeme kondenzátora
W = ∫ V ε a ⋅ E 2 2 d V. (20)
7. Výpočet rozdelenia poplatkov v zložitých obvodoch obsahujúcich zdroje e. d. a. a kondenzátory sú vyrábané zložením rovníc podľa dvoch zákonov:
1) Podľa zákona o zachovaní elektrickej energie (zákon o zachovaní elektrického náboja): algebraický súčet poplatkov na doskách kondenzátorov pripojených v uzle a nespojených s energetickým zdrojom sa rovná algebraickému súčtu nábojov, ktoré boli na týchto doskách predtým, než boli pripojené:
Σ Q = Σ Q '. (21)
2) Podľa druhého zákona Kirchhoff: algebraická sumae. d. a. v uzavretom obvode sa rovná algebraickému súčtu napätí na obvodových úsekoch vrátane kondenzátorov, ktoré vstupujú do nich:
Σ k = 1 n E k = Σ k = 1 n U C k = Σ k = 1 n Q k C k. (22)
Cvičenie a úlohy
Úloha 1, Existuje premenlivý kondenzátor od 500 do 1500 pF. Určte, ktorý dodatočný kondenzátor s minimálnym rozsahom variabilnej kapacity by mal byť prijatý a ako ho zapnúť tak, aby sa ekvivalentná kapacita pohybovala od 100 do 250 pF.
Odpoveď: 125 - 300 pF, zapojte paralelne.
Úloha 2, Kapacita plochého kondenzátora so sľudovým dielektrikom je 44,3 pF. Plocha každej kondenzátorovej dosky je 25 cm2, vzdialenosť medzi doskami je 3 mm.
Aká je relatívna dielektrická konštanta sľudy? Zníženie napätia sľudy sa rovná 80 kV / mm, aby bolo možné určiť, na akom maximálnom napätí tento kondenzátor môže pracovať, aby mal trojnásobnú bezpečnostnú rezervu.
Nakreslite graf potenciálnej zmeny medzi kondenzátorovými doskami.
Odpoveď: ε r = 6; U max = 80 kV; graf potenciálnej kvapky je nakreslený rovnicou φ = U(1 - x /d) tu U - potenciál kladne nabitého taniera, ktorý sa považuje za rovný kondenzátorovému napätiu, d - vzdialenosť medzi doskami, x - variabilná vzdialenosť od pozitívnej kondenzátorovej dosky.
Úloha 3, Preukázať, že kondenzátor s viacerými platňami (obrázok 1) pozostávajúci z: n identické dosky, plocha S každý, so vzdialenosťou medzi dvoma priľahlými doskami ds dielektrikom, ktorej absolútna dielektrická konštanta ε má kapacitu rovnajúcu sa
C = ε a ⋅ S ⋅ (n - 1) d.
Vypočítajte, koľko je potrebné vziať listy staniolu, každej oblasti S = 40 cm2, aby sa získal multiplachový kondenzátor s kapacitou 0,5 μF za predpokladu, že dielektrikum je voskovaný papier ( ε r = 1,8) v hrúbke 0,05 mm.
Odpoveď: 393 hárkov.
Úloha 4. Plochý vrstvený kondenzátor (obrázok 2), ktorého povrch je z každej dosky S = 12 cm2, má dielektrikum pozostávajúce zo sľudy ( ε r 1 = 6) d 1 = 0,3 mm a sklo ( ε r 2 = 7) d 2 = 0,4 mm.
Priepustné napätia sľudy a skla sú rovnaké E 1 = 77 kV / mm, E 2 = 36 kV / mm.
Vypočítajte kondenzátorovú kapacitu a obmedzujúce napätie, pre ktoré je možné zapnúť, za predpokladu dvojitého rozdielu elektrickej pevnosti pre slabšiu vrstvu.
rozhodnutie
Ekvivalentná kapacita vrstveného kondenzátora je definovaná ako kapacita dvoch sériovo pripojených kondenzátorov.
C = C 1 ⋅ C 2 C 1 + C 2 = ε a 1 ⋅ S d 1 ⋅ 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.
Tu tu nahraďte číselné hodnoty a nahraďte ich ε 1 = ε 0 ε r 1 a ε 2 = ε 0 ε r 2, dostaneme
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.
Označte celkové napätie pripojené k vrstvenému kondenzátoru U przatiaľ čo náboj kondenzátora sa bude rovnať
Q = C· U pr.
Stresy na každej vrstve budú rovnaké.
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.
Sila elektrostatického poľa v každej vrstve
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.
tu U "np - celkové napätie spojené s kondenzátorom, pri ktorom je prvá vrstva dierovaná, a U "" np - celkové napätie, pri ktorom dochádza k rozpadu druhej vrstvy.
Z posledného výrazu nájdeme
U 'p p = E 1 ⋅ ε a 1 ⋅ d 2 + ε a 2 ⋅ d 1 ε 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.
Teda slabšia vrstva je druhá; v závislosti od podmienky, pričom pre neho má dvojitú bezpečnosť, zistíme, že kondenzátor môže byť zapnutý na napätie rovnajúce sa
27,0 kV / 2 = 13,5 kV.
Úloha 5, Vypočítajte kapacitu 1 km koaxiálneho kábla typu 2.6 / 9.4. Tento kábel je izolovaný polyetylénovými podložkami ( ε r = 2,2) = 2,2 mm umiestnené v pravidelných intervaloch b = 25 mm, zvyšok priestoru medzi podložkami je naplnený vzduchom (obrázok 3). Priemer jadra d = 2,6 mm, vnútorný priemer vonkajšieho drôtu D = 9,4 mm.
indikácia, Kapacita kábla sa dá vypočítať na základe toho, že jeho jednotlivé časti sú paralelne zapojené.
Odpoveď: 48 · 10 -9 F / km = 48 nF / km.
Úloha 6, Jednožilový napájací kábel s gumovou izoláciou v olovenom plášti značky SRG má prierez vodiča 25 mm 2. Je známe, že najväčšia pevnosť elektrostatického poľa v izolácii kábla by nemala presiahnuť 6 kV / mm. Určte hrúbku gumovej izolačnej vrstvy, ak pri testovaní kábla medzi jadrom a plášťom je zahrnuté napätie 10 kV.
Za predpokladu, že potenciál jadra kábla je U = 10 kV, vykreslite potenciálny pokles dielektrika kábla oproti vzdialenosti od stredu kábla.
Odpoveď: 2,25 mm. Graf je zostavený rovnicou φ (r) = U ⋅ ln r 2 r ln r 2 r 1.
Úloha 7, Cylindrický kondenzátor dlhý l = 5 cm má dvojvrstvový dielektrikum (obrázok 4).
Vnútorný polomer r 1 = 1 cm, vonkajšie - r 2 = 3 cm, polomer oddeľovania vrstiev dielektrika r 3 = 1,5 cm Relatívna dielektrická priepustnosť: vnútorná izolačná vrstva ε r 1 = 2, vonku ε r 2 = 4.
Vypočítajte kapacitu kondenzátora a vykreslite krivky napätí a potenciálov v každej z vrstiev, ak je kondenzátor pod napätím U = 2 kV.
indikácia, Pri použití Gaussovej vety sa v každej z vrstiev nachádzajú intenzity elektrostatického poľa.
E 1 = τ 2 π ⋅ ε a 1 ⋅ r; E 2 = τ 2 π ⋅ ε a 2 ⋅ r,
kde τ - lineárna hustota náboja (poplatok za jednotku dĺžky kondenzátora). Potom sa napätie medzi kondenzátorovými doskami vypočíta podľa vzorca
U = ∫ r 1 r 3 E 1 d r + ∫ r 3 r 2 E 2 d r.
Preto sa určuje hustota lineárneho náboja.
τ = 2 π ⋅ U 1 ε a 1 l r r 3 r 1 + 1 ε a 2 ln r 2 r 3.
Kapacita kondenzátora sa vypočíta podľa vzorca (8). potenciál φ 1 v ktoromkoľvek bode v oblasti prvej dielektrickej vrstvy ( r 3 > r > r 1) sa určuje z výrazu
φ r 1 - φ 1 = ∫ r 1 r E 1 d r,
a potenciál φ 2 v ktoromkoľvek bode v oblasti druhej vrstvy ( r 2 > r > r 3) Dielektrikum sa vypočíta z výrazu
φ 2 - φ 2 = ∫ r 2 r E 2 d r.
V najnovších vzorcoch φ r 1 = U - potenciál vnútornej kondenzátorovej dosky, φ r 2 - potenciál na rozhraní dielektík. Vonkajší plášť je uzemnený: φ 2 (r 2) = 0.
C = 2 π ∙ l 1 ε a 1 l r 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 ε a 2 ln r 2 r 3); E 2 (r) = U r ⋅ (a a 2 ε a 1 l r r r 1 + ln r 2 r 3); φ 1 (r) = U ⋅ (1 - ln rr 1 ln r 3 r 1 + ε a 1 ε a 2 ln r 2 r 3); φ 2 (r) = U ⋅ ε a 1 ε a 2 ln r 2 r l r r 3 r 1 + ε a 1 ε a 2 ln r 2 r 3.
Valcovitý kondenzátor pozostáva z dvoch koaxiálnych valcov s polomermi R1 a R2 a výšky, medzi ktorou je dielektrikum s dielektrickou konštantou e (obrázok 32).
Na výpočet elektrického poľa medzi doskami použite Gaussovu vetu na valcovú plochu ľubovoľného polomeru R (R 1< R > R2). V tomto prípade berieme do úvahy, že vďaka radiálnej symetrii je tok vektora cez koncové plochy vybraného valca nulový a intenzita poľa E závisí len od polomeru R
Odtiaľto
kde Q je množstvo náboja na kondenzátorových platniach. Používame spojenie medzi napätím a potenciálom 
, (34). Integrujeme 
Or. (35)
Z vzorca (38) nájdeme kapacitu valcového kondenzátora
. (36)
Koniec práce -
Táto téma patrí:
Fyzikálne a chemické vlastnosti látky z atómov do živých buniek sú z veľkej časti spôsobené elektrickými silami. Elektrické ... Elektrostatické ... Príklad Streda e Vákuový vzdušný kerozín Voda ...
Ak potrebujete ďalšie materiály k tejto téme, alebo ste nenašli to, čo ste hľadali, odporúčame použiť vyhľadávanie v našej databáze:
Ak sa vám tento materiál ukázal ako užitočný, môžete ho uložiť na svoju stránku v sociálnych sieťach:
| Tweet |
Heterogénne reťazce
Elektrický obvod, v ktorom je nepretržitý tok prúdu zabezpečovaný vonkajšími silami, sa nazýva n
MAGNETICKÉ POLE VO VÁKU
Elektrostatické pole vzniká v blízkosti statických nábojov. Pohyb nábojov (tok elektrického prúdu) vedie k vzniku novej formy hmoty - magnetického poľa. Toto je osoba
Magnetický indukčný vektorový obeh
Analogicky s elektrostatikou je definovaná pojem cirkulácie vektora pozdĺž uzavretého obrysu.
Súčasný obvod v jednotnom magnetickom poli
Aplikujte Amprov zákon na obdĺžnikovú slučku s prúdom v rovnomernom magnetickom poli. Sila na rebrách "a"
Obvod s prúdom v nerovnomernom magnetickom poli
Ak je obvod s prúdom v nerovnomernom magnetickom poli, pôsobia na jeho rôzne časti rôzne sily
Obvod s prúdom v radiálnom magnetickom poli
Z vzorcov (37) a (38) vyplýva, že v rovnomernom magnetickom poli je krútiaci moment pôsobiaci na obvod s prúdom maximálny, ak
Elektromotory
Z obrázku 23 vyplýva, že pri zvolenej orientácii pólov magnetu a smeru prúdu v obvode je krútiaci moment nasmerovaný smerom k nám, to znamená, že má sklon obracať okruh proti hodinám
Obsluha magnetického poľa
Ak sila ampérov pôsobiaca na vodič s prúdom zo strany magnetického poľa spôsobí, že sa pohybuje, potom
Magnetizácia látok
Rôzne látky v magnetickom poli sú magnetizované, to znamená, že získavajú magnetický moment a stávajú sa zdrojmi magnetických polí samotných. Výsledné magnetické pole v médiu je súčet polí
Dia-, para- a feromagnetiká a ich aplikácia.
Magnetický moment atóma zahŕňa niekoľko zložiek, kde
diamagnetics
Niektoré atómy (Cu, Au, Zn atď.) Majú elektrónové škrupiny takej štruktúry, že orbitálne a spinové momenty sú vzájomne kompenzované a celkovo sa magnetický moment tohto atómu rovná
paramagnetický
Atómy takých látok ako Al, Mn, Os a ďalšie sú nekompenzované pre celkový orbitálny moment, to znamená, pri absencii vonkajšieho poľa majú svoje vlastné magnetické momenty. termálne
Ferromagnetics a ich aplikácia
Látky, v ktorých magnetická priepustnosť dosahuje stovky a dokonca milióny jednotiek sú vybrané
ELEKTROMAGNETICKÁ INDUKCIA
Základom modernej metódy výroby elektriny je fyzický jav elektromagnetickej indukcie, ktorý objavil Faraday v roku 1831. Moderná energia je čoraz viac
Jav elektromagnetickej indukcie
Zvážte podstatu elektromagnetickej indukcie a princípy, ktoré vedú k tomuto javu. Predpokladajme, že vodič 1-2 sa pohybuje v magnetickom poli rýchlosťou
Elektrický generátor
Faradayov zákon odkazuje na základné prírodné zákony a je dôsledkom zákona o zachovaní energie. Je široko používaný v strojárstve, najmä v generátoroch. Hlavná hodina
indukčnosť
Fenomén elektromagnetickej indukcie je pozorovaný vo všetkých prípadoch, keď magnetický tok, ktorý preniká do obvodu, sa mení. Najmä magnetický tok je vytvorený prúdom, ktorý tečie do samotného obvodu. Preto
Prechodové transformátory v indukčnom obvode
Zvážte obvod obsahujúci indukčnosť a odpor (obrázok 44). V počiatočnom stave bol kľúč S v neutrálnej pozícii. Nechajte v čase t
Vzájomná indukcia. transformátor
Fenomén vzájomnej indukcie je zvláštnym prípadom fenoménu elektromagnetickej indukcie. Dajte dva kon
Maxwellove rovnice
Do polovice 19. storočia sa nahromadilo veľké množstvo experimentálnych faktov o elektrine a magnetisme. Neoceniteľný prínos k tomu priniesol M. Faraday, vyvrcholenie tvorivého úspechu
Energia magnetického poľa
Vypočítajte energiu magnetického poľa. Na to vykonáme výpočet zdroja prúdu v obvode s induktanciou. Pri vytvorení prúdu v takomto okruhu podľa Ohmovho zákona máme iR = ε
Vortexové elektrické pole
V súlade s Faradayovým zákonom pre elektromagnetickú indukciu v obvode, ktorý sa pohybuje v magnetickom poli, vzniká emf, ktorý je úmerný rýchlosti zmeny magnetického toku v
Bias current
Podľa priamej hypotézy J. Maxwella, meniace sa magnetické pole generuje striedavé elektrické pole. Inverzná hypotéza od Maxwella tvrdí, že
Maxwellove rovnice
V rokoch 1860-65 Maxwell vyvinul teóriu jediného elektromagnetického poľa, ktorý je opísaný systémom Maxwellových rovníc
Nechajte dosky plochého kondenzátora nabité + Q a - Q, Hustota náboja na doskách bude rovnaká a intenzita jednotného elektrického poľa vznikajúca v kondenzátore (pozri 2.17):
Pomocou vzťahu pevnosti a potenciálu v elektrickom poli vypočítame potenciálny rozdiel medzi kondenzátorovými platňami:
Tento pomer umožňuje určiť kapacitu plochého kondenzátora
(4.7)
Kapacita tohto kondenzátora je priamo úmerná oblasti jeho dosiek ( S) a nepriamo úmerné vzdialenosti ( d) medzi nimi.
Pripomeňme si, že potenciálny rozdiel medzi doskami bol vypočítaný za predpokladu, že pole medzi nimi je jednotné. To znamená, že výsledok (4.7) je v ideálnom prípade idealizácia. Vypočítali sme kapacitu plochého kondenzátora, pričom sme zanedbali marginálne deformácie poľa.
Dosky takého kondenzátora sú dve sústredné guľôčky s polomerom R 1 a R 2 (obrázok 4.10, b).
V poslednej prednáške sa vypočítal potenciálny rozdiel medzi doskami sférického kondenzátora. Ukázalo sa, že je proporcionálne k náboju kondenzátora (pozri 3.27).
Kapacita, ktorá sa rovná definícii pomeru náboja k rozdielu potenciálu pre sférický kondenzátor, bude nasledovná hodnota
Tento výsledok naznačuje, že kapacita sférického kondenzátora závisí od veľkosti guľôčok ( R 1 a R 2) a na veľkosti medzery d (d = R 1 – R 2) medzi nimi.
Je zaujímavé, že s dostatočne malou medzerou dkeď R 1 " R 2 = RMôžete napísať kapacitu sférického kondenzátora takto:
Ale 4p R 2 = S - plocha povrchu gule. teda
a kapacita sférického kondenzátora sa rovná kapacite "ekvivalentného" plochého kondenzátora.
Nechajte dosky valcovitého kondenzátora nabité (+ q) a (- q) (Obrázok 4.11). Vypočítajte intenzitu poľa medzi doskami. Na tento účel vyberte Gaussovu uzavretú plochu vo forme valca s polomerom R 1 < r < R 2 a vysoký l, Zanedbanie okrajových efektov (!), Napíšeme rovnicu Gaussovej vety
Z poslednej rovnosti to konštatujeme
Teraz pomocou vzťahu pevnosti a potenciálu elektrického poľa vypočítame potenciálny rozdiel medzi doskami valcovitého kondenzátora
Rovnako ako v prípade iných kondenzátorov sa potenciálny rozdiel naprieč doskami valcovitého kondenzátora ukázal ako úmerný náboju. q, Preto kapacita konkrétneho valcového kondenzátora je konštantná hodnota, ktorá závisí len od veľkosti tohto kondenzátora.
