Wykład 8 ELEKTROMAGNETYZM

Wykład 8 ELEKTROMAGNETYZM

Równania Maxwella dive = ρ εε 0 prawo Gaussa dla pola elektrycznego divb = 0 rote = db dt prawo Gaussa dla pola magnetycznego prawo indukcji Faradaya rotb = μμ 0 j + εε 0 μμ 0 de dt prawo Ampera-Maxwella

Wektor gęstości prądu Równania Maxwella j = σe I = S j ds Siła Lorentza Jeśli cząstka porusza się w polu elektrycznym i magnetycznym, to siła wypadkowa zależy od obydwu pól: F qe qv B

Prąd elektryczny j = σe σ = qnμ I = S j da

elektron: proton: neutron: Ładunek -e = -1.610-19 C e = 1.610-19 C 0 C n n p p Cząstka

Prawo Coulomba F 21 q 1 q 4 2 0 r F F 21 12 2 r

Wektor natężenia pola elektrycznego Od pojedynczego ładunku: E F q Od układu ładunków: E wyp i E i

Linie sił pola elektrycznego Są to linie styczne do wektora pola elektrycznego. Pole jednorodne: Kierunek linii sił jest taki jak kierunek wektora pole elektrycznego Liczba linii na jednostkę powierzchni jest proporcjonalna do natężenia pola.

Potencjał elektryczny Potencjał elektryczny w pewnym punkcie r jest zdefiniowany poprzez energię potencjalną, którą posiada ładunek elektryczny q umieszczony w tym punkcie: V r Ep r qv r Jednostka V ( wolt) Punkty o tym samym potencjale tworzą powierzchnię ekwipotencjalną. V Uwaga! Napięcie tj. różnica potencjałów w dwóch punktach

Potencjał i wektor natężenia pola elektrycznego F = grad E p = E p F = qe = E p = q V E = V = V x, V y, V z + powierzchnie ekwipotencjalne

Potencjał i wektor natężenia pola elektrycznego Linie stałego potencjału ekwipotencjalne Linie sił pola elektrycznego

Przewodnictwo a) Izolatory nie ma swobodnych nośników ładunku b) Metale istnieją takie ładunki c) Półprzewodniki (Si, Ge, GaAs, InSb, CdTe ), swobodnych nośników jest mniej niż w metalu d) W nadprzewodnikach nośniki poruszają się bez rozpraszania.

Metal Dodatnie jony

Przewodniki w stanie równowagi elektrostatycznej Ładunek gromadzi się na powierzchni Powierzchnia przewodnika w stanie równowagi jest powierzchnią ekwipotencjalną. Gęstość ładunku jest większa w punktach o mniejszym promieniu krzywizny Wewnątrz przewodnika natężenie pola elektrycznego jest równe zeru Na zewnątrz przewodnika wektor pola elektrycznego jest prostopadły do jego powierzchni i ma wartość / 0. ( - gęstość powierzchniowa ładunku)

1 metalowa kula 2 pierścień izolujący pręt od metalowej obudowy 3 metalowa obudowa 4 metalowy pręt 5 listki (wskazówka) Elektroskop

Elektryzowanie przez tarcie

Elektryzowanie przez tarcie

Elektryzowanie

Elektryzowanie przez indukcję

Linie sił pola elektrycznego i dipol

Dipol elektryczny moment dipolowy - p = ql +

E Polaryzacja dielektryka E 0 E = E 0 + E

P E Polaryzacja dielektryka Wektor polaryzacji E 0 P = 1 V i p i = χε 0 E E = P ε 0 = χε 0E ε 0 Moment dipolowy χ - podatność elektryczna, ε 0 - przenikalność dielektryczna próżni = χe E = E 0 + E = E 0 χe E = 1 1 + χ E 0 = E 0 ε Stała dielektryczna ε mówi nam o tym ile razy natężenie pola w dielektryku jest mniejsze od natężenia pola zewnętrznego

Elektrofor Płytka metalowa Tarcza z dielektryka

Kondensator Q = C V ab C = εε 0A d Wykład LO Zgorzelec 09-12-2015

Ładunek elektryczny w jednorodnym polu elektrycznym a F m r t wyp F el m r0 v0t q m 1 2 E q m E 2 t v t v 0 q m E t

Strumień wektora pola E d EdA E dacos E

Strumień wektora pola E = E A = E A cosφ E > 0

Prawo Gaussa dla pola elektrycznego dive = ρ εε 0 + ρ jest gęstością ładunku na jednostkę objętości: + dq = ρdv Q = dq V = ρdv V + Pole elektryczne jest polem źródłowym. Źródłem pola elektrycznego są ładunki elektryczne. ε 0 = 8.85 10 12 F/m jest przenikalnością dielektryczną próżni a ε przenikalnością względną ośrodka.

Prawo Gaussa dla pola elektrycznego dive = ρ εε 0 1 E ds dive dv dv E S V 0 V 1 dq 1 1 dv dq Q dv 0 V 0 V 0 E Q 0 Strumień pola elektrycznego przez powierzchnię zamkniętą jest proporcjonalny do ładunku znajdującego się w objętości zamkniętej tą powierzchnią

Generator Van de Graaffa 1. Pusta metalowa kula (z ładunkiem dodatnim) 2. Elektrody podłączone do kuli, szczotka zapewniająca kontakt pomiędzy elektrodą i pasem 3. Górny wałek (na przykład z pleksi) 4. Jedna strona pasa z ładunkami dodatnimi 5. Druga strona pasa z ładunkami ujemnymi 6. Dolna rolka (metalowa) 7. Dolna elektroda (na spodzie) 8. Kuliste urządzenie z ujemnymi ładunkami, używane do rozładowania głównej kuli 9. Iskry wytwarzane przez różnicę potencjałów https://pl.wikipedia.org/wiki/generator_van_de_graaffa

http://weirdscience.eu/autor.html