Presentation laddar. Vänta.

Presentation laddar. Vänta.

Elektrostatik. Alla laddningar har rört sig färdigt. Inga strömmar. Ström, motstånd, emf Magnetism Magnetiska krafter på laddningar Magnetfältets källor.

Liknande presentationer


En presentation över ämnet: "Elektrostatik. Alla laddningar har rört sig färdigt. Inga strömmar. Ström, motstånd, emf Magnetism Magnetiska krafter på laddningar Magnetfältets källor."— Presentationens avskrift:

1 Elektrostatik. Alla laddningar har rört sig färdigt. Inga strömmar. Ström, motstånd, emf Magnetism Magnetiska krafter på laddningar Magnetfältets källor Elektromagnetisk induktion, växelström Fysiken bakom all storskalig kraftgenerering Elektromagnetiska vågor Elläradelens byggblock

2 Coulombs lag är en av grundbultarna. Vi använde den för att definiera det elektriska fältet från punktladdning. Fältlinjerna pekar i samma riktning som kraften på en liten + laddning. Har vi flera laddningar vektoradderas bidragen.

3 Utsmetad laddning (linjeladdningstäthet, ytladdningstäthet, volymsladdningstäthet): Integrera Välj smart laddningselement. Utnyttja samband för punktladdning! Symmetri kan ofta utnyttjas!! Ex Tänk på en integral som en summering av små bitar från något som varierar kontinuerligt.

4 (Elektrisk) potential från punktladdning (V=0 i oändligheten) Potentialen anger en laddnings potentiella energi enligt: U = Q  V I ord: Elektriska potentialen är potentiell energi per enhetsladdning Positiv punktladdning Negativ punktladdning VV

5 Vektor Skalär Jämför uttrycken för elektriskt fält och potential från punktladdning

6 x E, V E = konst. V = -Ex E x +  Relation mellan E-fält och V i en dimension

7

8 Lägger man på en potential skiftas laddningen enligt: Q = CV dvs. C=Q/V Kondensator Kapacitans

9 Med ett dielektrikum (= isolator) istället för vakuum minskar fältet och potentialen för en viss mängd laddning, så C ökar.

10 J = I/A Riktningen på strömtätheten är samma som på E Vektor! Relation mellan strömtäthet och ström När vi arbetar med strömmar har vi lämnat elektrostatiken, och då kan vi ha E-fält i ledare vilka alstras av emf:er (ex. batterier eller generatorer)

11 Inne i batteriet drivs laddningarna från – till + (alltså mot fältets riktning) av en icke-elektrisk kraft. Detta är källan till emf. Ex. kemisk energi i batteri El. magn. induktion

12 Fig BRA FIGUR! Loop rule Junction rule Inåt räknas positivt! Kirchoffs lagar

13 Strömriktningarna väljer du själv Loopriktningarna väljer du själv Var konsekvent Träna

14 Högerhandsregel för att veta riktningarna i kryssprodukt (vektorprodukt) Kraft på laddning när vi har elektriskt och magnetiskt fält

15 Från mekaniken vet vi att en sådan kraft ej gör något arbete på partikeln, men ändrar dess riktning. Om hastigheten ligger i tavlans plan i figuren ger mekaniken att partikeln kommer att röra sig i en cirkel.

16 Även permanentmagneter kan ses som små strömslingor kallas magnetisk dipol Magnetisk dipol Högerhandsregel: Fingrarna i strömmens riktning, ytnormal och magnetiskt moment i tummens riktning. Homogent B-fält ger bara vridmoment på magnetisk dipol Inhomogent B-fält ger även nettokraft Atom

17

18 Bra tabell, ger B-fält från olika sorters ledare, finns i formelblad

19 Högerhandsregel: Fingrarna i strömmens riktning B-fältet i tummens riktning Högerhandsregel: Tummen i strömmens riktning, B-fältet i fingrarnas riktning Tummen används för den storhet som går ”rakt” B-fältets källor

20

21 Fig Begreppet flöde av ett vektorfält

22 Induktion: Förstå fenomenet från bilden

23 1.Välj ytans riktning 2.Högerhandsregel ger positiv emf riktning 3.Ytans riktning avgör om flödet ökar eller minskar 4.Tillämpa induktionslagen, tecknet ger emf riktning Formell bestämning av emf riktning från induktionslagen

24 Bestämma emf riktning med Lenz´s lag (Lättare) Den inducerade strömmen vill motverka den ursprungliga flödesändringen

25

26 Phasor-diagram. Nödvändigt för förståelsen av kap. 31!

27 Phasor representation av en cosinus funktion Kommer vi även att använda när vi arbetar med växelström under nästa period.

28 Phasor representation av summan av två cosinus funktioner

29 Strömmen i är samma i hela kretsen Spänningen över R i fas med strömmen Spänningen över L 90 o före strömmen Spänningen över C 90 o efter strömmen Sen är det geometri om man kan sina phasors! Fig

30 Kretsens impedans Z ges av: V = IZ Funkar som Ohm´s lag! Funkar både för amplituder (ovan) och rms värden V rms = I rms Z

31 Vid effektberäkningar i växelströmskretsar måste man använda rms värden! I spole och kondensator: I motstånd: I godtycklig RLC krets:

32 Mekaniska vågor Ex. vågor på sträng Stående vågor Ljudvågor (akustik) Elektromagnetiska vågor Brytningsindex, polarisation Geometrisk optik Strålgång i enklare optiska system Vågrörelselärans byggblock

33 Fig Fig Utbredningshastighet v Amplitud A Våglängd Periodtid T Frekvens f=1/T Vinkelfrekvens  f Vågtal k= 2  Mediets hastighet v y f=v y(x,t)=Acos(kx-  t+  ) Faskonstant, ges av begynnelse villkoren Tecknet ger utbredningsriktning k=2  /  =2  / 

34 Fig Man kan representera vågen på två sätt: 1.Välj en bestämd tid (här t=0) och plotta y som funktion av x. 2.Välj en bestämd punkt (här x=0) och plotta y som funktion av t.

35 Hastigheten v y hos en partikel i mediet, t.ex. ett kort segment av den sträng som en våg utbreder sig med, ges av: Accelerationen a y blir: FÖRVÄXLA EJ DENNA HASTIGHET MED VÅGENS UTBREDNINGS- HASTIGHET v = f=  /k !!! Fig

36 Stående våg Fig Den stående vågen ”pulserar” upp och ned, men fortskrider ej! Endast vissa frekvenser! n =2L/n, f n =n(v/2L) Observera skillnaden hos detta uttryck och det för en fortskridande våg. Här är x och t separerade i varsin funktion.

37 Animering av stående våg Den stående vågen kan beskrivas som en superposition av två motriktade fortskridande vågor.

38 Fortskridande vågStående våg En fortskridande våg och en stående våg beter sig helt annorlunda!

39 Fig Interferens Fig

40 Animeringen visar hur två harmoniska vågor med en liten frekvensskillnad alstrar en beat-frekvens.

41 Fig En ända stängd ”stopped pipe” Fig Båda ändar öppna ”open pipe” Stående vågor i orgelpipor Fig

42 Fig Fig Dopplereffekten v är ljudhastigheten v L är lyssnarens hastighet v S är källans (source) hastighet OBS v L och v S mäts relativt luftmassan

43 Vinklarna mäts mot ytnormalen. Reflektionslagen:  a =  r Refraktionslagen: n a sin  a = n b sin  b (Snells lag) Alla strålar ligger i planet som definieras av den infallande strålen och ytnormalen, infallsplanet. Sambanden för reflektion och brytning är enkla: Kap. 33. Härifrån arbetar vi med elektromagnetiska vågor, framför allt ljus. Brytningsindex n = c/v är nu en viktig storhet.

44 Fig n b > n a ger brytning mot normalen n b < n a ger brytning från normalen Detta fall kan leda till totalreflektion! Vinkelrätt infall ger ingen brytning

45 Här hamnar bilden bakom spegeln där det inte finns något ljus. Bilden hamnar där strålarnas förlängning skär varandra. Detta är exempel på en virtuell bild. Här alstras bilden där verkliga ljusstrålar skär varandra. Vi har en reell bild.

46 Det räcker med två principal rays för att konstruera bilden. Lär er att rita diagram med ”principal rays” både för linser och speglar!

47 Formeln för bildalstring i sfäriska speglar och tunna linser är densamma: 1/s +1/s´=1/f Viktigt att ha koll på teckenreglerna som står i formelhäftet!

48 Förstoringsglaset Fig tan  ~  =y/25 cm tan  ´~  ´ =y/f M=  ´/  = (y/f)/(y/25 cm)=25 cm/f Observera att detta är vinkelförstoring.


Ladda ner ppt "Elektrostatik. Alla laddningar har rört sig färdigt. Inga strömmar. Ström, motstånd, emf Magnetism Magnetiska krafter på laddningar Magnetfältets källor."

Liknande presentationer


Google-annonser