Založ si blog

Rýchlosť svetla a hodnoty vákua

V minulom blogu som spomenul, že hodnota 1A ampera bola 1desatina pôvodnej jednotky abamper 1abA. Bola znížená z praktických dôvodov. 1A je taká hodnota pri ktorej prierezom vodiča prejde elektrický náboj 1C za 1s. 1C Coulomb je jednotka elektrického náboja definovaná podľa Ampéra C=A/s. Pôvodný náboj bol tým pádom 10 krát vyšší. Každý jeden rozmer v elektrotechnike je prepočítaný s hodnotou elektrického náboja a nejakou mechanickou hodnotou. Napr. 1V má rozmer podľa vzorca U=A/Q=kg*m2/C*s3 a ampér ma rozmer I=Q*t=C*s. Chcel by som vysvetliť ako sme si mohli ampér zaviesť len tak, že s praktických dôvodov sme znížili o 0,1 krát hodnotu abA. Násobky permitivity a permeability vákua musia byť rovnaké. Ako vlastne na to prišli.

Bol vynájdení kondenzátor ktorý akumuluje elektrický náboj. Pozostával z dvoch elektród, medzi nimi bol nejaký izolant. Keď pripojíme napätie na elektródy tak z jednej sa bude záporný náboj odsávať a na druhú bude záporný elektrický náboj pribúdať. Pri určitom stave sa premiestňovanie nábojov ustáli. Množstvo nahromadeného náboja v kondenzátore je priamo závislé na ploche elektród a napätia. Nepriamoúmerné vzdialenosti elektród. Závisí aj od materiálu dielektrika, izolantu medzi elektródami ako je schopný pojať množstvo elektrického náboja. Je to permitivita izolantu ε udáva násobok, (relatívnej permitivity εr a permitivity vákua ε0, vzorec je ε=εr*ε0. Súčiastka v elektrotechnike ktorá akumuluje elektrický náboj sa volá elektrický kondenzátor. Schopnosť pojať určité množstvo elektrického náboja je tzv. kapacita kondenzátora označuje sa písmenom C. Jej hodnota je udávaná vo faradoch 1F. Vzorec pre kapacitu je vlastne popis kondenzátora C=ε*S/d. ε je permitivita dielektrikaje celková plocha elektród a d je vzdialenosť elektród. Pri pripojení napätia sa začnú náboje, (elektróny odsávať z kladného pólu a tlačia sa na záporný pól. Na pretláčanie nábojov spotrebujú určitú prácu. Náboj ktorý sa natlačí do kondenzátora bude mať hodnotu Q=C*U. Sila ktorú určil Coulomb na svojich váhach medzi dvoma rovnakými nábojmi má vzorec Nemal možnosť konštantu zmerať tak používal konštantu k=1. Pre meranie si určil jednotku statcoulomb 1stC. Bola to sila medzi dvoma nábojmi vzdialenými od seba 1cm ktoré vytvorili silu 1Dyn. Neskôr sa vzorec upravil pre permitivitu na Na natlačenie elektrického náboja do kondenzátora potrebujeme dva náboje, pretože jeden náboj vytláča druhý na platňu kondenzátora. Čím je kapacita väčšia tým menej energie budeme potrebovať na nahromadenie elektrického náboja. Keď vzorec pre silu vynásobíme r dostaneme Miesto Fe*r môžeme napísať 2*We a namiesto ε*r na ľavej strane môžeme napísať ε*S/d čo je vlastne kapacita C. Po tejto úprave dostaneme vzorec pre energiu kondenzátora  Keď je náboj Q=C*U tak napätie je U=Q/C. Rozpísaním vzorca podľa napätia dostaneme vzťah Po úprave dostaneme výsledný vzorec pre energiu kondenzátora Rozpísaním vzorca We=C*U2/2 podľa kapacity a sily dostaneme vzorec Z toho vzorca si môžeme určiť vzorec pre silu ktorou sa budú platne kondenzátora priťahovať k sebe Silu vieme odmerať, rozmery a napätie poznáme. Z toho dostaneme prepočtom vzorec pre permitivitu 

Permitivita sa niekedy dávno merala na tzv. Kichhoffových váhach. Dole je obrázok ktorý ukazuje princíp merania. Vľavo sú dve platne a medzi nimi je nejaký tekutý izolant. Dosky po pripojení na napätie sa začnú priťahovať. Napravo je závažie ktoré vyvažuje silu ktorú vytvorí napätie medzi doskami. Podľa závažia vieme vypočítať akou silou sa dosky priťahovali pretože poznáme gravitačné zrýchlenie. Za izolant môžeme považovať aj vzduch ktorý má permitivitu blízku k vákuu. Tak sa dá zmerať a prepočítať aj približná hodnota permitivity vákua. Rozmer elektrickej vodivosti je farad na meter  F/m. Vo vákuu nemáme hmotné dielektrikum, preto sa náboje rozložia iba na platniach kondenzátora.

 

Elektrický náboj má vzorec Q=I*t. Do vzorca pre silu môžeme dosadiť pre rovnaké náboje rôzne hodnoty napr. 1C=0,1abC. Vo vzorci Fe=Q2/ ε*r2 sila Fe  je musí byť rovnaká. Aby vzorec ostal správny musíme si len posunúť desatinnú čiarku na permitivite ε. Preto keď sme dali ampér ako 1 desatinu abampéra, tak automaticky permeabilita vákua sa zmenšila sto krát ale permitivita vákua sa zvýšila stokrát. Pre nastavenie permitivity a permeability vákua sa zobralo do úvahy aj vtedajšie meranie rýchlosti svetla. Maxwell uvažoval, že rýchlosť elektromagnetických vĺn sa bude blížiť k rýchlosti svetla. Meranie vtedy ale bolo nepresné. Maxwell nevedel, že svetlo je tiež elektromagnetické vlnenie.

Odvodil som jednotky vodivosti vákua, ako sa prišlo k výpočtu napíšem v ďalšom blogu.

 

Prečo je rýchlosť svetla vo vákuu presná keď ju nevieme odmerať

19.03.2018

Do týchto spolitizovaných blogov skúsim napísať blog z fyziky. Možno si to niekto aj prečíta. Rýchlosť svetla vo vákuu má presnú hodnotu c=299792458 m/s táto hodnota je dohodnutá. Túto viac »

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 »

NTU robot, Singapur

Robot zložil stoličku z Ikea za dvadsať minút. Za koľko to zvládnete vy?

21.04.2018 06:49

Jedenásť minút premýšľať, deväť minút skladal. Singapurským vedcom sa podarilo vyvinúť robota, ktorý zložil stoličku Ikea.

KĽDR, raketa, Kim Čong-un

Kim zastavil jadrové i raketové testy a uzavrie strelnicu

21.04.2018 06:20

Severokórejský vodca Kim Čong-un oznámil, že KĽDR s okamžitou platnosťou zastavuje jadrové a raketové testy a uzavrie jadrovú strelnicu na severe krajiny.

žena tulipány medická záhrada Bratislava deti

V sobotu teplomer zaútočí na tridsiatku

21.04.2018 06:00

Počasie z posledných dní spôsobí, že tohtoročný apríl bude patriť k najteplejším v histórii meteorologických meraní.

Sergej Lavrov

Sergej Lavrov nevylučuje dodanie striel S-300 sýrskemu režimu

20.04.2018 23:11

Ruský minister zahraničných vecí ďalej uviedol, že Rusko sa v minulosti vyhýbalo dodávaniu týchto systémov Asadovej vláde z dôvodu nátlaku Západu.

Štatistiky blogu

Počet článkov: 111
Celková čítanosť: 196553x
Priemerná čítanosť článkov: 1771x

Autor blogu

Kategórie