Založ si blog

Elektromagnetizmus začiatok

Napíšem do tejto spolitizovanej doby jeden článok z histórie elektriny. Kedy sa vlastne začalo uvažovať že môžu byť nejaké elektromagnetické vlny. Neskôr sa ukázalo že ich môžeme aj využiť. Dnes si už bez nich život nevieme predstaviť, (satelity, mobily atd.

Ako sa to začalo. Meraním síl medzi elektrickými nábojmi a prúdov v magnetickom poly sa zistilo že medzi nimi je vzájomné pôsobenie. Povedané matematicky je medzi nimi určitý vzťah. Nezaobídem sa celkom bez vzorcov ale budem sa snažiť ich obmedziť a zrozumiteľne opísať.
Začiatkom 19. storočia začal vtedajší francúzsky inžinier Coulomb sa zaoberať silou medzi elektrickými nábojmi. Silu meral na vtedajšiu dobu najpresnejšom silomere tzv. torzných váhach. Jedná elektróda bola pevná a druhá sa natáčala podľa sily ktorú vytvorili elektródy na ktorých bol elektrický náboj. Zistil že elektrické náboje ktoré majú rovnakú polaritu sa odpudzujú, nesúhlasné náboje sa priťahujú rovnakou silou pokiaľ násobok veľkosti nábojov je rovnaký, medzi nimi je rovnaká vzdialenosť a sú v rovnakom prostredí. Vzťah medzi dvoma nábojmi je Fe=k*Q1*Q2/r^2. Fe, je sila ktorou 2 náboje pôsobia na seba, Q1 a Q2 sú hodnoty nábojov ktoré pôsobia na seba, k je určitá konštanta podľa prostredia a r^2 je polomer vzdialenosti nábojov od seba na druhú. Sily udávame v newtonoch 1N, elektrické náboje Q v coulomboch 1C vzdialenosti v metroch. Pri meraní zistil že keď vypumpoval vzduch z nádoby kde boli elektródy tak sila medzi elektródami bola väčšia. Usúdil že vo vákuu bude elektrická vodivosť najmenšia. Coulombová konštanta k závisí od materiálu potom jej hodnota nepriamoúmerne závisí od elektrickej vodivosti prostredia permitivite ε siločiary, (myslené osy pôsobenia elektrických polí budú pôsobiť ako na gule tak tam musí byť násobok 4π. Vzťah bude k=1/4πε. Znamenalo to že elektrická vodivosť prostredia vo vákuu je najnižšia. Prepočtom zistil že hodnota permitivity vákua ε0 je približne 0,000000000008854187 F/m, (farad na meter. Keď elektródu mala väčší povrch tak viac náboja mohla pojať. Čím bol väčší tým viac náboja sa vošlo do elektródy. Medzi dvoma opačne nabitými elektródami náboje sa priťahovali a pôsobili tak že celkový náboj bol medzi nimi. Čím boli elektródy bližšie pri sebe tým viac na seba pôsobili a mohli viac náboja pojať. Záviselo to tiež od prostredia, permitivity v ktorom boli umiestnené elektródy. Celková hodnota permitivity ε je násobok permitivity váku ε0 relatívnej permitivity. Vzorec je ε=εr*ε0. Relatívna permitivita εr je bezrozmerné číslo podľa druhu prostredia v ktorom pôsobí elektrické pole. Elektrické zariadenie kde môžeme umiestniť elektrický náboj je elektrický kondenzátor. Jeho hodnota je kapacita C sa udáva vo faradoch 1F je priamoúmerne závislá na celkovej ploche elektród S, elektrickej vodivosti prostredia, (permitivite ε medzi elektródami a nepriamoúmerná vzdialenosti medzi elektródami l. Vzorec je C=ε*S/l. Každá elektróda bude pôsobiť na druhú elektródu. Bude mať svoju intenzitu E udáva sa vo voltoch na meter V/m. Medzi elektródami bude napätie U udáva sa vo voltoch 1V. Čím bude napätie väčšie a elektródy budú bližšie tak elektrická intenzita bude silnejšia E=U/l. l je vzdialenosť medzi elektródami. Potom intenzita pre jednu elektródu bude E=Q/ε*4π r^2. r^2 je vzdialenosť intenzity od povrchu, Pretože elektrická intenzita sa šíri všetkými smermi tak píšeme vzdialenosť ako polomer. Intenzita na plochu sa nazýva elektrická indukcia D=E*ε. Elektrickú indukciu D udávame v coulomboch na meter štvorcový C/m^2.

Elektrický prúd skúmal Ampér. Zistil že okolo vodiča vzniká magnetické pole, určil, smer siločiar elektromagnetického poľa tzv. pravidlom pravej ruky. Ak smer prúdu určíme tak že bude smerovať s plusu do mínusu otočíme pravú ruku tak aby palec smeroval na smer prúdu a prsty nám budú určovať smer siločiar. Je to také nepodstatné s prvého pohľadu ale pri pôsobení síl nám to pravidlo určuje smery pohybu vodičov v magnetickom. poli. Ampér predpokladal že materiál sa bude skladať s nejakých častíc ktoré budú mať elementárne elektrické náboje a ich pohyb bude vytvárať elektrický prúd. Uvažoval že elektrický prúd I môžeme vyjadriť ako rýchlosť náboja cez prierez vodiča I=Q/t. Nemýlil sa najmenšia časť hmoty atóm je elektricky neutrálny ale má jadro ktoré má plusový náboj a obal s elektrónov ktoré majú záporný náboj. Elektróny nám vytvárajú pohybom elektrický prúd, ten ale tečie z mínusu do plusu pretože elektróny majú mínusový náboj. Elektrický prúd I má hodnotu amper 1A.

V škole určite sa robil pokus na fyzike že sa železné piliny vysypali na výkres a pod ním sa dal magnet. Piliny nám utvorili obrazec ktorý oblopoval magnet. Určili ako sa vyzerá magnetický tok. Značí sa Φ udáva sa vo weberoch 1Wb. Magnetický tok má tendenciu uzatvárať sa najkratšou trasou tam kde bude mať najmenší mg. odpor. Magnetický tok delený prierezom kde tečie je magnetická indukcia B=Φ/S. S je daný je prierez cez ktorý preteká mg. tok. Je to napríklad prierez magnetu. Indukcia B sa udáva v tesla 1T.

Keby sme mali nabitú kruhovú elektródu otáčali ňou a priložili magnetku k rotujúcej elektróde tak sa magnetka vychýli. Znamená to že aj samostatný pohybujúci magnet vytvára magnetické tok okolo seba. Magnetické pole vytvorené elektrickým prúdom je charakterizované elektromagnetickou intenzitou H udáva sa v ampéroch na meter A/m. Je to celkový prúd ktorý obopína určitá siločiara. Celkový prúd je magnetické napätie Um. Je to súčet prúdov v určitej ploche. Um=ΣI. Vzorec je H=Um/l. l je siločiara ktorá obopína celkové prúdy. Pre jeden vodič intenzita má vzorec H=I/d*π, d je priemer okolo vodiča na ktorom je daná intenzita. Čím je priemer menší tým je intenzita väčšia. Pre cievku potom bude magnetické napätie Um=I*N. N je počet závitov cievky. Magnetická indukcia je násobok elektromagnetickej intenzity a magnetickej vodivosti permeability μ. Vzorec je B=μ*H. Permeabilita sa udáva v henri na meter H/m. Tak isto ako permitivita aj celková permeabilita μ je násobkom relatívnej permeability μr a permeability vákua μ0. Vzorec je μ=μr*μ0. Hodnota μ0 je 4π*0,0000001 ale číselná hodnota je 0,00000125663061. Tieto hodnoty nie sú merané ale umelo čo najpresnejšie udané.
Sila ktorá pôsobí na vodič v magnetickom poli je násobok prúdu, indukcie a dlžky vodiča. Vzorec je F=I*B*l. F je sila. I je prúd, B je magnetická indukcia a l je dĺžka vodiča. Pre samostatný náboj platí F=Q*v*B. Q je hodnota náboja v je rýchlosť náboja a B je indukcia.

Planckove jednotky

13.11.2018

Prečo vlastne Planck vytvoril jednotky podľa konštánt. My sme stanovili základné jednotky meter a kilogram podľa určitých dohovorov. Meter je desať milióntina zemského kvadrantu. Kilogram je viac »

Planckove hodnoty

23.10.2018

Einstein zostavil rovnicu pre celkovú energiu telesa E=m·c2 a podľa Planckovej konštanty a frekvencie určil energiu fotónu Ef=h·f. Pokiaľ by sme miesto frekvencie fotónu udávali uhlovú rýchlosť viac »

Planckova konštanta

11.10.2018

Písal som minule, že planckova konštanta si zaslúži vlastný blog. Ako sa k nej dopracovalo. Pri skúmaní žiarenia celkom čierného telesa Anglický fyzici Raylegh a Jeans podľa úvahy, elektromagnetická viac »

triblavina,kamion,dialnica D1

Súvislá diaľnica do Košíc bude skôr cez Maďarsko ako cez Slovensko

11.12.2018 21:23

Bratislava a Košice budú prepojené súvislou diaľnicou minimálne o päť rokov skôr cez územie Maďarska než cez Slovensko.

štrasburg, streľba

Na vianočných trhoch v Štrasburgu sa strieľalo, hlásia dve obete

11.12.2018 21:17, aktualizované: 23:10

Šlo o teroristický útok.

francúzsko, žlté vesty

Egyptská vláda údajne zakázala predaj žltých viest v obavách z demonštrácií

11.12.2018 20:27

Zakázané predávať žlté vesty majú obchodníci jednotlivcom, nie firmám.

donald trump

USA zaradili Pakistan na zoznam krajín porušujúcich náboženské slobody

11.12.2018 19:32

Presun na čiernu listinu umožňuje, aby USA na Pakistan uvalili sankcie.