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.

Teplo a svetlo II

23.05.2018

Trochu by som chcel nadviazať na predchadzajúci článok. Boli tam Plancková konštanta a Wienová konštanta. Pri ich matematickom odvodení sa využila tzv. Bolztmanová konštanta. Trochu ju rozvediem viac »

Teplo a svetlo

07.05.2018

Pri silnom zohrievaní telies sa vyžaruje aj aj viditeľné svetlo. Učili sme sa na základnej, že teplota je pohyb molekúl v materiáli. Tiež sme sa aj učili o spektre slnečného svetla. Slnečné viac »

Rýchlosť svetla a hodnoty vákua II

22.04.2018

Myslím si, že väčšina ľudí vie čo je elektrické a magnetické pole. Elektrické pole sa nachádza v okolí elektricky nabitého telesa a magnetické pole okolo toku elektrických nábojov, (elektrický viac »

Libra, Veľká Británia

Rast britskej ekonomiky sa takmer zastavil

27.05.2018 09:00

Ekonomika Veľkej Británie v prvom štvrťroku medzikvartálne posilnila iba o 0,1 percenta pre slabé výdavky domácností a podnikateľské investície.

VENEZUELA-USA/

Američan väznený takmer dva roky vo Venezuele je už doma

27.05.2018 08:53

Donald Trump v Bielom dome privítal Američana, ktorého spolu so ženou väznili dva roky vo Venezuele.

Trump Kim

USA sa podľa Trumpa naďalej pripravujú na júnový summit s Kimom

27.05.2018 08:00

Trump rokovania s Kimom vo štvrtok odvolal z dôvodu "obrovského hnevu a otvoreného nepriateľstva" vo vodcových nedávnych vyhláseniach.

Imunológ Vladimír Leksa

Zastaviť metastázy? Odpoveď sa skrýva aj v materskom mlieku

27.05.2018 07:00

Vedci prišli na to, ako by sa dalo zabrániť šíreniu rakovinových buniek a predchádzať tak tvorbe metastáz. Odborníci objavili novú funkciu proteínu laktoferín. Ten sa nachádza najmä v materskom mlieku.

Štatistiky blogu

Počet článkov: 114
Celková čítanosť: 201124x
Priemerná čítanosť článkov: 1764x

Autor blogu

Kategórie