Elektrycznosc_wokol_..

Elektryczność wokół nas
Wykład dla wybierających się na studia inŜynierskie pt.:
Sobota * 5 marca 2011 * Akademia Morska * A13 * 9:15-11:00 http://kepler.am.gdynia.pl
PRĄD ELEKTRYCZNY
•
WyobraŜenie dziewiętnastowieczne: przepływ naelektryzowanego medium (ładunku elektrycznego) pod wpływem siły elektromotorycznej,
podobnie jak przepływ wody w rurociągu pod wpływem pompy.
•
WyobraŜenie dwudziestowieczne: ruch nośników ładunku (elektrony, jony) pod wpływem pola elektrycznego. Na początku XX w. pojawiła się
tzw. elektronowa teoria przewodnictwa (do dziś w elektrotechnice). Od kilkudziesięciu lat w odniesieniu do elementów półprzewodnikowych
stosowana jest kwantowa teoria pasmowa. W odniesieniu do nadprzewodnictwa – nie ma jeszcze dobrej teorii.
Definicje
Potencjał elektryczny w określonym punkcie:
praca potrzebna do przeprowadzenia jednostkowego ładunku dodatniego z umownego punktu do owego określonego punktu. W dziale fizyki
‘elektrostatyka’ owym punktem umownym jest nieskończoność. W elektrotechnice – jest nim zazwyczaj ziemia (tzw. punkty o zerowym potencjale
są uziemione).
Jednostką jest dŜul/culomb (J/C), czyli wolt (V).
Napięcie elektryczne od punktu A do punktu B:
praca, jaką naleŜy wykonać, Ŝeby przemieścić jednostkowy ładunek dodatni z punktu A do punktu B.
Jednostka - to dŜul/culomb (J/C), czyli wolt (V).
NatęŜenie prądu:
Ilość ładunku elektrycznego dodatniego przepływającego w jednostce czasu. Jednostka: kulomb/sekunda (C/S), czyli amper (A)
Uwaga: ‘amper’ jest jedną z czterech podstawowych jednostek w układzie SI (poza kilogramem, sekundą i metrem).
Prawo Ohma (uogólnione):
elementarna zmiana natęŜenia prądu w przewodniku jest proporcjonalna do elementarnej zmiany napięcia na końcach tego przewodnika.
Współczynnikiem proporcjonalności jest przewodność. Odwrotnością przewodności jest oporność. Jak wynika z prawa Ohma, jednostką oporności
jest wolt/amper (V/A), czyli om (Ω).
Prawo Ohma z czasów Ohma: natęŜenie prądu płynącego przez przewodnik jest proporcjonalne do przyłoŜonego do końców tego przewodnika
napięcia (w praktyce rzadko spełnione).
Prawo Ohma w reprezentacji zespolonej odnośnie do prądu przemiennego – na wykładzie.
Uwaga: Prąd przemienny jest szczególnym przypadkiem prądu zmiennego (niestałego). W przypadku prądu przemiennego, którego zmiany zachodzą
tak jak w opisach drgań harmonicznych prostych, stosuje się reprezentację zespoloną. Nauka o prądzie przemiennym z zastosowaniem opisu drgań
harmonicznych istnieje, ale jest duŜo bardziej skomplikowana od nauki o prądzie przemiennym poprzez nie opis, ale poprzez zastosowanie
reprezentacji zespolonej.
Pociąga to jednak konieczność wprowadzenia kilku nowych pojęć – tzw. reprezentacji. Szczegóły na wykładzie.
Następne wykład: „Prawa fizyki analitycznie, analogowo i numerycznie”
Do zobaczenia,
Zbigniew Otremba
http://am.gdynia.pl/~zotremba
Więcej informacji:
Z podręcznika FIZYKA NA STARCIE: http://kepler.am.gdynia.pl/~zot/infor/Prad.pdf
Z podręcznika WYBRANE ZAGADNIENIA Z FIZYLI KLASYCZNEJ: (drgania) http://kepler.am.gdynia.pl/~zot/infor/Elektrycznosc.pdf