Elektryczność i Magnetyzm

Podobne dokumenty
Elektryczność i Magnetyzm

Elektryczność i Magnetyzm

Natężenie prądu elektrycznego

Prąd elektryczny - przepływ ładunku

FIZYKA 2. Janusz Andrzejewski

Q t lub precyzyjniej w postaci różniczkowej. dq dt Jednostką natężenia prądu jest amper oznaczany przez A.

FIZYKA 2. Janusz Andrzejewski

Wykład FIZYKA II. 2. Prąd elektryczny. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Wykład Pole elektryczne na powierzchniach granicznych 8.10 Gęstość energii pola elektrycznego

Wyznaczanie krzywej ładowania kondensatora

Różne dziwne przewodniki

Podstawy fizyki sezon 2 3. Prąd elektryczny

Podstawy fizyki sezon 2 3. Prąd elektryczny

Czym jest prąd elektryczny

PRĄD STAŁY. Prąd elektryczny to uporządkowany ruch ładunków wewnątrz przewodnika pod wpływem przyłożonego pola elektrycznego.

Powtórzenie wiadomości z klasy II. Przepływ prądu elektrycznego. Obliczenia.

Dielektryki polaryzację dielektryka Dipole trwałe Dipole indukowane Polaryzacja kryształów jonowych

Wyznaczanie oporu elektrycznego właściwego przewodników

Prąd elektryczny stały

Prawo Ohma. qnv. E ρ U I R U>0V. v u E +

Podstawy Elektrotechniki i Elektroniki. Opracował: Mgr inż. Marek Staude

F = e(v B) (2) F = evb (3)

ELEKTRONIKA ELM001551W

Elektryczność i Magnetyzm

STAŁY PRĄD ELEKTRYCZNY

Prąd elektryczny 1/37

Zjawisko termoelektryczne

Zadanie 106 a, c WYZNACZANIE PRZEWODNICTWA WŁAŚCIWEGO I STAŁEJ HALLA DLA PÓŁPRZEWODNIKÓW. WYZNACZANIE RUCHLIWOŚCI I KONCENTRACJI NOŚNIKÓW.

Materiały pomocnicze 10 do zajęć wyrównawczych z Fizyki dla Inżynierii i Gospodarki Wodnej

Wykład Drgania elektromagnetyczne Wstęp Przypomnienie: masa M na sprężynie, bez oporów. Równanie ruchu

średnia droga swobodna L

PODSTAWY FIZYKI - WYKŁAD 7 PRZEWODNIKI OPÓR OBWODY Z PRADEM STAŁYM. Piotr Nieżurawski. Wydział Fizyki. Uniwersytet Warszawski

Pracownia fizyczna i elektroniczna. Wykład marca Krzysztof Korona

Wykład 8 ELEKTROMAGNETYZM

Pole przepływowe prądu stałego

Siła elektromotoryczna

Przerwa energetyczna w germanie

Ćwiczenie 1 Metody pomiarowe i opracowywanie danych doświadczalnych.

FIZYKA LABORATORIUM prawo Ohma

Część 2. Przewodzenie silnych prądów i blokowanie wysokich napięć przy pomocy przyrządów półprzewodnikowych

pobrano z serwisu Fizyka Dla Każdego - - zadania fizyka, wzory fizyka, matura fizyka

Elektrostatyka, cz. 1

Pracownia fizyczna i elektroniczna. Wykład lutego Krzysztof Korona

POMIAR KONDUKTYWNOŚCI ELEKTRYCZNEJ MATERIAŁÓW PRZEWODOWYCH

Elektrostatyka ŁADUNEK. Ładunek elektryczny. Dr PPotera wyklady fizyka dosw st podypl. n p. Cząstka α

Przepływ prądu przez przewodnik. jest opisane przez natężenie prądu. Przez przewodnik nie płynie prąd.

ELEKTROGRAWIMETRIA. Zalety: - nie trzeba strącać, płukać, sączyć i ważyć; - osad czystszy. Wady: mnożnik analityczny F = 1.

PRAWO OHMA DLA PRĄDU PRZEMIENNEGO

Rozdział 2. Prąd elektryczny

Wyznaczanie wielkości oporu elektrycznego różnymi metodami

Część 2. Przewodzenie silnych prądów i blokowanie wysokich napięć przy pomocy przyrządów półprzewodnikowych

E1. OBWODY PRĄDU STAŁEGO WYZNACZANIE OPORU PRZEWODNIKÓW I SIŁY ELEKTROMOTORYCZNEJ ŹRÓDŁA

TEORIA TRANZYSTORÓW MOS. Charakterystyki statyczne

Wykład 3 Zjawiska transportu Dyfuzja w gazie, przewodnictwo cieplne, lepkość gazu, przewodnictwo elektryczne

Pracownia fizyczna i elektroniczna. Wykład 1. 9 marca Krzysztof Korona

RÓWNANIA MAXWELLA. Czy pole magnetyczne może stać się źródłem pola elektrycznego? Czy pole elektryczne może stać się źródłem pola magnetycznego?

ĆWICZENIE 62 WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA TEMPERATUROWEGO OPORU. METODA MOSTKOWA.

Przewodność elektryczna ciał stałych. Elektryczne własności ciał stałych Izolatory, metale i półprzewodniki

Podstawy fizyki sezon 2 7. Układy elektryczne RLC

Fizyka 2 Wróbel Wojciech. w poprzednim odcinku

PRACOWNIA FIZYKI MORZA

Podstawy fizyki sezon 2 2. Elektrostatyka 2

izolatory: ładunki nie maja możliwości ruchu (szkło, papier, ebonit, polietylen)

Podstawy Elektroniki i Elektrotechniki

Wykład 15: Indukcja. Dr inż. Zbigniew Szklarski. Katedra Elektroniki, paw. C-1, pok

Wykład 14: Indukcja cz.2.

Podstawy fizyki ciała stałego półprzewodniki domieszkowane

) I = dq. Obwody RC. I II prawo Kirchhoffa: t = RC (stała czasowa) IR V C. ! E d! l = 0 IR +V C. R dq dt + Q C V 0 = 0. C 1 e dt = V 0.

Ćw. 8 Weryfikacja praw Kirchhoffa

Elektrochemia - prawa elektrolizy Faraday a. Zadania

Ładunek elektryczny. Ładunek elektryczny jedna z własności cząstek elementarnych

ELEKTRONIKA ELM001551W

Historia elektrochemii

Rozkład materiału nauczania

Warunek zaliczenia wykładu: wykonanie sześciu ćwiczeń w Pracowni Elektronicznej

Badanie charakterystyki prądowo-napięciowej opornika, żarówki i diody półprzewodnikowej z wykorzystaniem zestawu SONDa

Ćwiczenie nr 43: HALOTRON

Pracownia Automatyki i Elektrotechniki Katedry Tworzyw Drzewnych Ćwiczenie 1. Połączenia szeregowe oraz równoległe elementów RC

Fizyka współczesna. Zmienne pole magnetyczne a prąd. Zjawisko indukcji elektromagnetycznej Powstawanie prądu w wyniku zmian pola magnetycznego

Fizyka dla Informatyki Stosowanej

symbol miernika amperomierz woltomierz omomierz watomierz mierzona

Plan Zajęć. Ćwiczenia rachunkowe

Przyrządy półprzewodnikowe część 2

Politechnika Wrocławska Instytut Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych. Materiał ilustracyjny do przedmiotu. (Cz. 1)

Podstawy elektrochemii

ĆWICZENIE 66 BADANIE SPRAWNOŚCI GRZEJNIKA ELEKTRYCZNEGO

Elektryczne własności ciał stałych

Repeta z wykładu nr 5. Detekcja światła. Plan na dzisiaj. Złącze p-n. złącze p-n

znak minus wynika z faktu, że wektor F jest zwrócony

średnia droga swobodna L

Fale elektromagnetyczne

Magnetyzm cz.ii. Indukcja elektromagnetyczna Równania Maxwella Obwody RL,RC

SPRAWDZENIE PRAWA OHMA POMIAR REZYSTANCJI METODĄ TECHNICZNĄ

Wykład 14: Indukcja. Dr inż. Zbigniew Szklarski. Katedra Elektroniki, paw. C-1, pok

46 POWTÓRKA 8 PRĄD STAŁY. Włodzimierz Wolczyński. Zadanie 1. Oblicz i wpisz do tabeli R 2 = 2 Ω R 4 = 2 Ω R 3 = 6 Ω. E r = 1 Ω U [V] I [A] P [W]

LABORATORIUM FIZYKI PAŃSTWOWEJ WYŻSZEJ SZKOŁY ZAWODOWEJ W NYSIE. Ćwiczenie nr 2 Temat: Wyznaczenie współczynnika elektrochemicznego i stałej Faradaya.

Repeta z wykładu nr 3. Detekcja światła. Struktura krystaliczna. Plan na dzisiaj

6. Zjawisko Halla w metalach

Badanie własności hallotronu, wyznaczenie stałej Halla (E2)

Transkrypt:

Elektryczność i Magnetyzm Wykład: Piotr Kossacki Pokazy: Kacper Oreszczuk, Magda Grzeszczyk, Paweł Trautman Wykład ósmy 21 marca 2019

Z ostatniego wykładu Dywergencja pola, Twierdzenie Gaussa Prawo Gaussa a prawo Coulomba Lokalna forma prawa Gaussa Ekranowanie Zasada działania generatora van de Graaffa Równania Poissona i Laplace a Warunki brzegowe, metoda obrazów, Wizualizacja prądu elektrycznego,

Prąd elektryczny Dyfuzja fenoloftaleiny

Prąd elektryczny Dyfuzja fenoloftaleiny

Prąd elektryczny Dyfuzja + ruch uporządkowany - +

Elektroforeza: wędrówka jonów

Jonoforeza: wędrówka jonów Elektroforeza zastosowanie w medycynie Np. wprowadzanie jonów wapnia Ca 2+ w obszar po złamaniu Inne jony: spod anody: acetylocholina, histamina, nowokaina, wapń, cynk, lidokaina, adrenalina, streptomycyna, neomycyna; spod katody: diklofenak, heparyna, kwas salicylowy, ketoprofen, jod, imidazolina, hydrokortyzon, prednizolon, penicylina

Przewodnictwo materiałów j = σε σ j = ε = I S l U Czym się różnią różne materiały? σ = nqµ Przykłady: metal n rzędu 10 29 m -3, czysta woda n rzędu 10 19 m -3

Przewodnictwo materiałów opór właściwy [ Ω cm ]

Przewodnictwo materiałów j = σε 1 = ε ρ j σ = ε = I S l U = l SR Pierwiastek ρ (nωm) R = 1 σ l S = ρ l S Cu 17 Al 27 Ag 16 Fe 96 Czym się różnią różne materiały? σ = nqµ Ti 420 Au 22 Mn 1440 S 2 10 15 Ωm Przykłady: metal n rzędu 10 29 m -3, czysta woda n rzędu 10 22 m -3

Czy szkło przewodzi prąd? A 240 V dla metali opór rośnie z temperaturą, dla szkła maleje...

Ruch nośników w polu Prąd o stałym natężeniu przy stałym napięciu oznacza ruch nośników ze stałą prędkością pod wpływem stałej siły (pola o stałym natężeniu). v = µε gdzie µ [m 2 /(V s)] - ruchliwość Tłumaczymy to przez zderzenia (z odstępstwami od periodyczności ośrodka), równoważne oporowi lepkiemu F l = -γ v. Ruch z oporem lepkim bez prędkości początkowej pod wpływem stałej siły F gdzie v g = F/γ v = v g ( 1 exp( t /τ )) oraz τ = m/γ - czas relaksacji (wytracenia prędkości w zderzeniach) Można więc wyrazić v g jako v g = Fτ / m = qετ / m A stąd ruchliwość µ = q τ / m

Przewodnictwo materiałów opór właściwy [ Ω cm ]

Zależność przewodnictwa od temperatury Metal: zmiana ruchliwości Półprzewodnik: zmiana koncentracji

Rozwój elektroniki co decyduje o czasie reakcji obwodu? Czas ładowania pojemności: miniaturyzować, zwiększać ruchliwość Czas relaksacji: rośnie z ruchliwością Dotychczas pierwszy aspekt decydował Kiedy dojdzie do głosu drugi?

Rozwój elektroniki prawo Moore a http://www.physics.udel.edu/~watson/scen103/intel-new.gif

Żarówka Czy spełnia prawo Ohma?

Żarówka

Żarówka Czy spełnia prawo Ohma? Tak, w stałej temperaturze

Prąd elektryczny = ruch ładunku Natężenie prądu (przez wybraną powierzchnię): ładunek przepływający na jednostkę czasu I = dq/dt Nośniki prądu: elektrony, jony, dziury Jednostka: amper A = C/s Amperomierz Włączany szeregowo Rzędy wielkości: Elektrostatyka 1 µa Żarówka 1 A Rozrusznik 100 A I 1e/s = 1.6 10-19 C/s = 0.16 aa

1e/s = 1.6 10-19 C/s = 0.16 aa 60 fa = 0.375 e/µs

Laboratoire National des Champs Magnétiques Intenses (LNCMI) Moc 24 MW 31 000 A Grenoble

Amperomierz i woltomierz Jeżeli mierniki spełniają prawo Ohma, jest kwestią umowy nazywanie ich amperomierzem lub woltomierzem W praktyce różnią się oporem, np. woltomierz rzędu MΩ, amperomierz rzędu Ω Czasem warto z tej dowolności skorzystać, na przykład przy pomiarze napięcia miernikiem uniwersalnym w elektrostatyce: Najczulsza skala natężenia prądu 200 µa Na zakresie 2 V zakres prądowy 200 na (10 MΩ)

Opór kontaktów walcowych? 1/prąd średnica 1.35135135 2.7 3.33333333 0.5 1.25 3.7 3.84615385 4 3 średnica (mm) 2 1 0 1 1/natężenie (1/mA) 10

Jak mierzyć duży opór? A V źródło Usuwamy wpływ prądu woltomierza

Jak mierzyć duży opór? V V źródło Usuwamy wpływ prądu woltomierza

Elektryczny model kija od szczotki I n I n+1 Gen dq dt n = I n I n+1 Q = UC I I n n U I = ( U n 1 n+ 1 2U du n = C dt U ) / R n 1 n n + U (...) n+ 1 = RC du dt n

Łączenie oporów szeregowe równoległe R 1 R 1 R 2 R 2 R = R 1 + R 2 R -1 = R 1-1 + R 2-1

I prawo Kirchhoffa Dla węzła obwodu: dq Ii + dt i = 0 A 2 A 1 Q A 3 A 5 A 4 Fragment obwodu

Równanie ciągłości I prawo Kirchhoffa dla zamkniętej powierzchni Z twierdzenia Gaussa d I = j nds = ρd = 3r ρ d3r dt t S S j nds = jd3r Całki są po dowolnej objętości, a więc j + V V ρ = 0 t Gęstość ładunku zmienia się wyłącznie na skutek jego przepływu Równanie ciągłości (I prawo Kirchhoffa) wyraża zasadę zachowania ładunku V