Založ si blog

Intenzita a indukcia

Chcel by som poopraviť predchadzajúce články, a trochu ich vysvetliť. Ale ešte pred tým napíšem niečo aby sme lepšie porozumeli o čo sa jedná. V základnej škole na fyzike pri začatí vysvetlenia o magnetizme učiteľ zobral tyčový magnet položil na neho výkres a posypal železnými pilinami. Piliny sa zoradili okolo magnetu, tak že v strede boli najširšie a na koncoch magnetu boli najhustejšie. Zobrazilo sa magnetické pole okolo tyčového magnetu. Tvar toho poľa vytváral magnetický tok Φ. Medzi 2 pólmi zdroja napätia, alebo nejakého nabitého je zase elektrické pole a celkový počet siločiar nám udáva elektrický tok ψ. Myslená čiara v celom magnetickom toku je magnetická intenzita H. Prierez magnetického toku na jednotku plochy nám udáva magnetickú indukciu B. Elektrická intenzita sa najlepšie predstaví ako myslená siločiara s bodu ktorý je nabitý. Okolo celého bodu bude elektrostatické pole. Vzdialenosť siločiary od bodu nám udáva elektrostatickú intenzitu E. Elektrostatické pole okolo nabitého bodu je vlastne elektrický tok ψ, ktorý sa šíri do prostredia. Elektrický tok okolo toho bodu v určitej vzdialenosti je guľa. Počet siločiar na tej ploche na jednotku plochy nám udáva elektrostatickú indukciu D. Pomery magnetickej indukcie a magnetickej intenzity nám udáva magnetickú vodivosť prostredia, permeabilitu µ. Vzťah je µ=B/H. Pomer elektrostatickej indukcie a elektrostatickej intenzity nám udáva elektrostatickú vodivosť prostredia permitivitu, ε. Vzťah je ε=D/E. Za základ vodivostí permitivity a permeability sa zobrali vodivosti vo vákuu. Vzťahy sú µ=µ0*µr.  µ je výsledná permeabilita, µ0 je permeabilita vákua, µr je tzv. relatívna permeabilita ktorá udáva koľko krát je permeabilita vyššia alebo nižšia od permeability vákua. Tak isto to platí pre permitivitu ε=ε0*εr. Tu je ale rozdiel, elektrická permitivita vákua ε0 je najnižšia. Má hodnotu 0,000000000008854187. Relatívna permitivita εr  je preto vždy väčšia ako 1.

Ako je to s tým ampérom. Ampér zistil, že vodič okolo seba vytvára magnetické pole a v magnetickom poly má silové účinky. Tiež 2 vodiče medzi sebou majú silové účinky. Pre silu v magnetickom poli je vzťah F=I*B*l. F je sila ktorou sa vodič priťahuje, B je magnetická indukcia v ktorom je vodič, I  je prúd vo vodiči a l je jeho dĺžka. Pre silu 2 vodičov ktoré sa priťahujú platí vzťah F=2*ka*I1*I2*l/d. F je sila ktorou sa priťahujú 2 vodiče, ka je magnetická konštanta, I1 a I2 sú prúdy, l je vzdialenosť na ktorej sa priťahuju a d je vzdialenosť vodičov. Platí to keď sú vodiče rovnomerne od seba vzdialené. Intenzita okolo vodiča je siločiara ktorá obopína vodič ale polomer sa nepočíta od stredu vodiča ale je to vzdialenosť od povrchu vodiča. Vzťah H=I/2π*a. H je intenzita okolo vodiča, I je prúd vo vodiči a a je vzdialenosť od vodiča.

S týchto vzťahov si môžeme odvodiť definíciu pre jednotku prúdu. Ampér si ju odvodil v sústave jednotiek ktoré sa vtedy používali, tzv. sústava cgs. Jednotka dĺžky bola 1cm, hmotnosti gram a času sekunda. Odvodená jednotka sily bola din=g*cm/s2. V porovnaním s Newtonom 1N=kg*m/s2 je 100000 x menší. Ampér definoval jednotku prúdu. Ak preteká rovnaký prúd 2 vodičmi nekonečne dlhými so zanedbateľným prierezom, vo vákuu, vzdialenými 1cm a na jednom 1cm dĺžky vytvoria vodiče silu medzi sebou 2din bude tiecť nimi prúd 1aA. 1aA, tzv absolútny ampér, abampér. Magnetická konštanta vákua ka mala hodnotu 1. Pre upravenie hodnôt medzi indukcii a intenzite sa zaviedla konštanta 4π. Potom pre silu dvoch vodičov čo pôsobia na seba môže písať F=I1*B*l=I1*4π *(I2/2π*a)*l. 4π a sa vykráti ostane 2 dostaneme pôvodný vzorec F=2*I1*I2*l/d, d sa rovná a pretože je to vlastne vzdialenosť medzi vodičmi. Toto boli tzv. racionalizované sústavy cgs es pre elektrostatiku a cgs em pre elektromagnetizmus. Potom sa ale začala používať sústava mkggs, kde neskôr sa pridal aj ampér mkgsA. Pre silu sa používal Newton 1N pre vzdialenosť m. keďže din je 0,00001N a cm 0,01m tak magnetická konštanta sa upravila 1*0,00001*0,01=0,0000001. Vynásobiť pre musíme 4π a dostávame permeabilitu vákua µ0. Vzťah pre magnetickú konštantu ka je ka=µ0/4π. Preto µ0 má rozmer 4π*0,0000001.

Pre silu 2 elektrických nábojov je vzťah F=Q1*Q2/ε*r2. Q1 a Q2 sú elektrické náboje ktoré sa priťahuju, ε je elektrická vodivosť prostredia a r2 je polomer ich vzdialenosti na druhú. Za ε sa zvolila konštanta 1. Pre vyjadrenie bodového náboja elektrickej intenzity je guľa tak sa zaviedla konštanta kc=1/4π*ε. Potom vzťah vyzerá F=(1/4π*ε)*Q1*Q2/ r2. Každý elektrický náboj pôsobí na druhý potom vzťah pre silu F a intenzitu E bude E=F/Q. Úpravou získame vzťah E=Q/(1/4π*ε*r2). Môžeme si predstaviť že plocha na ktorej pôsobí intenzita je guľa.

Pre stanovenie jednotky náboja sa použil podobný vzťah ako pri abampéri. Jednotka bol Franklin 1Fr. Ak budú 2 rovnaké elektrické náboje pôsobiť silou 1dinu na vzdialenosť 1cm ich veľkosť je 1Fr. Ak poznáme vzťah medzi elektrickým nábojom a prúdom I=Q/t, keby sme použili tieto jednotky tak prúd by bol taký mali, že prakticky by bol nemerateľný v tom čase. Pre ilustráciu je to hodnota I=1/c v ampéroch. Museli sa preto zladiť magnetizmus s elektrostatikou. Permitivita vákua musela mať inú hodnotu ako 1. Podujal sa na to anglický fyzik a matematik Maxwell ktorý spolupracoval s Faradayom. Faraday bol dobrý experimentátor ale matematický nevzdelaný.

Budem rád keď si to niekto prečíta a opraví. Dúfam, že mi to skontroluje aj pán pejsvidek pretože ukázal, že niečo vie o elektrike.

Newtonové jablká III

19.05.2017

Najväčšiu zásluhu Newton mal pri vytvorení gravitačného zákona. Zásadné zistenie bolo, že telesá majú zrýchlenie počas pádu. To znamená, že bude na ne pôsobiť počas pádu konštantná viac »

Newtonové jablká II

11.05.2017

Na konci predchadzajúceho článku som spomenul kinetickú energiu. Čo je to vlastne energia vo fyzike. V normálnej hovorovej reči môžeme povedať ten má energiu. To isté bude platiť vo fyzike, viac »

Newtonové jablká

11.04.2017

Trochu začnem od počiatkov modernej fyziky. Anglický fyzik a matematik Izak Newton matematicky popísal na základe svojich meraní aj Galileových meraní pohybov planét, základné zákony mechaniky viac »

Nemecko, Sigmar Gabriel, vicekancelár

Berlín, ktorý je v spore s Ankarou, uisťoval tureckú menšinu o podpore

22.07.2017 17:57

Sigmar Gabriel sa obrátil na Turkov žijúcich v Nemecku, aby ich ubezpečil, že s aktuálnym sporom medzi Berlínom a Ankarou nemajú nič spoločné a nijako ich neohrozuje.

Viktor Orbán

Orbán: Integrácia zlyhá. Moslimovia sa považujú za silnejších, než sú kresťania

22.07.2017 14:11

Podpora migrácie nie je odpoveďou na ekonomické problémy, povedal maďarský konzervatívny premiér Viktor Orbán.

Viktor Orbán, prejav

Inkvizícia EÚ namierená proti Poľsku nikdy nemôže uspieť, tvrdí Orbán

22.07.2017 13:35

Maďarsko použije všetky právne prostriedky, aby v Európskej únii preukázalo solidaritu s Poľskom. Povedal to maďarský premiér Viktor Orbán.

grecko, protest, demonstracia

Zadlžení Gréci sú z najhoršieho vonku

22.07.2017 13:00

Grécku ešte vlani hrozil odchod z eurozóny, no teraz sa podľa mnohých makroekonomických ukazovateľov pomaly dostáva z najhoršieho.

Štatistiky blogu

Počet článkov: 94
Celková čítanosť: 162279x
Priemerná čítanosť článkov: 1726x

Autor blogu

Kategórie