Založ si blog

Intenzita a indukcia III.

Pokračujem vo vysvetľovaní čo je vlastne svetlo aj keď názvy príspevkov sú intenzita a indukcia. Elektrická intenzita E je pôsobenie elektrického náboja do prostredia. Šíri sa z elementárneho náboja. Elektromagnetická intenzita H je intenzita siločiar magnetického poľa okolo elektrických prúdov, resp. pohybujúcich sa el. nábojov. Môžeme uvažovať tiež iba o magnetickej intenzite, napr. v permanentnom magnete. El. intenzitu a mg. intenzitu znázorňujeme tzv. siločiarami, znázorňujú tvar elektrického a mg poľa. El. indukcia D je vlastne hustota el. náboja na ploche, D=Q/S. S je plocha na ktorej je sústredený el. náboj Q. Elmg. indukcia B je pomer mg. toku Φ na ploche S. cez ktorú prechádza. B=Φ/S. Vzťah medzi intenzitou a indukciou nám udávajú el. a mg. vodivosti prostredia, permitivita ε a mg. vodivosť permeabilita μ. Celkové vodivosti sa odvodzujú od permitivity vákua ε0 a permeability vákua μ0, ich násobkami podľa druhu prostredia, resp. materiálu, tzv. relatívnymi hodnotami. Vzťahy sú ε=εr*ε0, μ=μr*μ0. S toho vzťahy pre intenzitu a indukciu sú D=εr*ε0*E a B=μr*μ0*H. Vzťahy medzi elektrickým nábojom Q, napätím U, prúdom I indukciami a intenzitami vzhľadom na plochu S a vzdialenosti l sú. Elektrická intenzita E=U/l, U napätie medzi 2 elektrickými potenciálmi, l vzdialenosť potenciálov. Pre vzdialenosť a náboj E=Q/4π*ε*r2. Q je elektrický náboj r vzdialenosť od náboja. Vzťah je odvodený z rovnice pre el. silu dvoch rovnako veľkých nábojov: F=Q2/4π*r2. Elektrická intenzita prvého náboja pôsobí na intenzitu druhého náboja silou F. E=F/Q =E=(Q2/4π* ε*r2)/Q= Q/4π*ε*r2

Vynásobením el. intenzity E permitivitou dostávame el. indukciu D. D= ε*E=ε*Q/4π*ε*r2=Q/4π*r2. 4π*r2 je plocha gule okolo bodového náboja q s polomerom r. Z toho môžeme usudzovať, že el. indukcia je vlastne plocha na ktorej je rozložený el náboj D=Q/S.

Elektromagnetická intenzita H je suma prúdov ΣI ktorú obopína siločiara l v rovnakej vzdialenosti r. Vzťah je H=ΣI/l. Pre jeden vodič kde zanedbáme jeho priemer, vzťah je H=I/2π*r. V magnetizme dá sa to prirovnať k  intenzite jednej siločiary. Pre magnetickú indukciu dostávame potom vzťah B= μ*I/l. B je elektromagnetická indukcia, I to je vlastne suma prúdov, l siločiara daná tvarom

telesa kde tečie mg tok Φ. Ale treba si uvedomiť že permeabilita pre každý materiál je iná. Preto aj mg. indukcia bude iná. Napr. elektromagnet v železe má inú indukciu ako vo vzduchovej medzere. Okolo holého vodiča bude v určitej rovnomerne rozloženej ploche indukcia. Pre vzduch môžeme počítať μ ako μ0. Keď si uvedomíme, že el. prúd je pomer el náboja za čas ktorý prejde prierezom a el. prúd vytvorí mg. pole tak okolo samostatne pohybujúceho náboja bude vznikať elektrické a magnetické pole súčasne. Polia budú na seba navzájom kolmé, mg. pole nevznikne bez pohybu el. náboja. Vnikne pole elektromagnetické.

Dlho sa nevedelo zosúladiť elektrické a magnetické vlastnosti prostredia.

Pokúsil sa o to fyzik Maxwell ktorý svoje výpočty prispôsobil meraniam, ktoré robil fyzik Faraday. Ten  matematicky bol dosť negramotný tak to prenechal Maxwellovi. Ale ako pokusník bol dobrý.

O čo sa Maxwell oprel. Ako som spomínal pohybujúci el. náboj okolo seba vytvorí elektrickú intenzitu a magnetickú indukciu. Prúd je závislý od veľkosti náboja a časom za ktorý prejde určitý prierez. Pre prúd máme hodnotu tzv. prúdovú hustotu J. Vzťah je J=I/S. S je prierez ktorým prechádza prúd I. Keby sme uvažovali I=Q/t a vzťah pre intenzitu je H=I/l, môžeme to rozpísať ako H=(Q/t)/l. Úpravou získame vzťah H=Q/t*l. Keby sme vynásobili vzťah pre el. intenzitu ε*v*E=ε*v*Q/4π*ε*r2. Vykrátime a vyjadríme pre rýchlosť v=s/t, dosadíme do vzorca jednotky dostávame m*C/s*m2. Je to ten istý rozmer ako pre elmg. intenzitu H. Násobením H μ dostávame elmg. indukciu B. Vzťah potom vyzerá B=v*μ*ε*E. B je elmg. indukcia ktorá bude okolo pohybujúceho elektrického náboja rýchlosťou v, bude v danej vzdialenosti mať intenzitu E. Na tej vzdialenosti bude aj indukcia B. Indukcia B sa do prostredia bude šíriť takou rýchlosťou akou dovolia hodnoty prostredia μ a ε.

Druhým poznatkom je, že zmenou magnetického vytvorí sa indukované napätie vo vodiči. Môžeme to demonštrovať otáčaním vodiča, závitu v mg. poli. Na jeho konci vznikne napätie s premenlivou hodnotou. Je to tzv. pohybové indukované napätie ui. Vzťah je ui=v*B*l. Môžeme to vysvetliť zmenou mg. toku na voľné nosiče elektrických nábojov, elektrónov. je rýchlosť akou pretína mg. tok el. intenzitu elektrónov, (pohybu vodiča, l je jeho aktívna dĺžka a B je mg. indukcia ktorá pôsobí na vodič. Je v podstate jedno či sa pohybuje magnet alebo vodič. Vydelením vzťahu ui=v*B*l/l dostaneme vzťah ui/l=v*B čo je vlastne vzťah E=v*B. Ale menia sa hodnoty E ale aj B pretože je tam zmena mg. toku môžeme napísať ΔE=v*ΔB. Pre rýchlosť Δs/tΔ. Znak Δ označuje zmenu. Úpravou získame vzťah ΔE/Δs =ΔB/Δt. Tento vzťah hovorí, že časovou zmenou elmg. indukcie na el. intenzitu bude sa meniť el. intenzita na dráhe. Demonštrovať si to môžeme ak budeme pôsobiť striedavým mg. poľom na elektrickú intenzitu medzi 2 pólmi napätia E=U/l el. siločiary bude vlniť. Môžeme to odskúšať skúšačkou napätia, bude rozsvieti sa. S toho nám vychádza vzťah po úprave E=v*B. Keď rozpíšeme jednotivé vzťahy podľa náboja a vodivosti prostredia dostávame vzťahy E=Q/π*ε*d2, B=μ*Q/d*t. Keď dáme vzťahy do pomeru a upravíme dostávame (Q/π*ε*d2)/(μ*Q/d*t)=(1/ε*d)/(μ*/t). S toho t/(μ*ε*d)=v. π*d2 je vlastne vzťah *r2. Priemer d=2*r, r je polomer. Ak by sme zisťovali ktorou rýchlosťou sa maximálne môže šíriť elektromagnetické pole potom rýchlosť v musela by sa rovnať d/t. Keby sme použili prostredie vákuum dostaneme vzťah 1/μ0*ε0=v2. Maxwell určil s toho vzťahu najväčšiu rýchlosť v=c, c=1/μ0*ε0. Nechcel som použiť nejaké derivácie v článku, pretože málokto si to vie predstaviť na grafe ale využiť logické myslenie. Maxwell predpokladal elektromagnetické pole sa šíri vo vlnách, pretože je generované zmenami hodnôt intenzity a indukcie. O tom napíšem nabudúce.

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: 162283x
Priemerná čítanosť článkov: 1726x

Autor blogu

Kategórie