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.

Opravená mechanika II.

12.02.2018

V predchadzajúcom blogu som písal, že do vzorca pre odvodenie kinetickej energie musíme vypočítať tento integrál Tento integrál sa musí riešiť tzv. substitúciou. Tzn. že musíme v člene viac »

Opravená mechanika

06.02.2018

Po definovaní hmotnosti v závislosti na rýchlosti znamená, že kinetická energia musí byť interpretovaná ináč pretože teleso pri zrýchľovaní menilo aj svoju hmotnosť. Sila preto musí byť viac »

Mal Newton vo všetkom pravdu?

31.01.2018

V predchádzajúcich blogoch som spomínal hybnosť p ktorá je síce nemerateľná ale definovaná výpočtom ale podľa kinetickej energie Ek sa dá vypočítať, pretože aj teleso pohybujúce sa zotrvačnosťou viac »

Luiz Inácio Lula da Silva

Brazílsky exprezident usvedčený z korupcie bude opäť kandidovať. Posledné slovo bude mať súd

22.02.2018 07:07

Bývalý brazílsky prezident Luiz Inácio Lula da Silva oznámil, že bude kandidovať na úrad hlavy štátu.

Sergej Lavrov, ruský minister zahraničia

Našim srbským priateľom pomôžeme, sľubuje Lavrov pred rozhovormi o Kosove

22.02.2018 06:20

Rusko je pripravené zapojiť sa ako sprostredkovateľ do rozšírených rozhovorov medzi Belehradom a Prištinou, ak si to Belehrad bude želať.

Grécko, pláž, Zakynthos

Grécky ostrov Zakynthos zasiahlo zemetrasenie

22.02.2018 06:12

Zemetrasenie s predbežnou magnitúdou 4,8 zasiahlo oblasť pri západogréckom ostrove Zakynthos.

depresia, únava, žena, smútok

Čakárne psychiatrov praskajú vo švíkoch

22.02.2018 06:00

Ministerstvo zdravotníctva zvažuje, že liečbu ľahších porúch presunie na iných lekárov.

Štatistiky blogu

Počet článkov: 109
Celková čítanosť: 188993x
Priemerná čítanosť článkov: 1734x

Autor blogu

Kategórie