Kapitel 3 ELEKTROMAGNETISM.

En presentation över ämnet: "Kapitel 3 ELEKTROMAGNETISM."— Presentationens avskrift:

1 Kapitel 3 ELEKTROMAGNETISM

2 Elektriska fält 𝑄 −𝑄

3 Elektriska fält 𝑄 −𝑄

4 Elektriska fält

5 Elektriska fält

6 Elektriska fält 𝑄 −𝑄 Positiv testladdning 𝑞 Coulombfältet

7 Elektriska fält 𝑄 −𝑄 Positiv testladdning 𝑞 Coulombfältet

8 Elektriska fält −𝑄

9 Elektriska fält 𝑄

10 Elektriska fält 𝑄 𝑞 𝑚 𝐹 𝑒 𝐹 𝑔= 𝐹 𝑚 𝐄= 𝐹 𝑒 𝑞
Gravitationsfältstyrka Elektriska fältstyrka 𝑞 𝑚 𝐹 𝐹 𝑒 𝑄 𝑔= 𝐹 𝑚 𝐄= 𝐹 𝑒 𝑞

11 Elektriska fält 𝑄 𝑞 𝐹 𝑒 =𝑘 𝑞∙𝑄 𝑟 2 𝐹 𝑒 ⇒𝐄= 𝑘 𝑞∙𝑄 𝑟 2 𝑞 ⇒𝐄= 𝑘∙𝑄 𝑟 2
𝐹 𝑒 =𝑘 𝑞∙𝑄 𝑟 2 ⇒𝐄= 𝑘 𝑞∙𝑄 𝑟 2 𝑞 ⇒𝐄= 𝑘∙𝑄 𝑟 2 𝐹 𝑒 𝑄 𝐄= 𝐹 𝑒 𝑞

12 Elektriska fält 𝑄 −𝑄 Dipolfält

13 Elektriska fält + 𝑄 −𝑄 Dipolfält

14 Elektriska fält Homogent elektriskt fält

15 Elektriska fält Avskärmning

16 Elektriska fält Homogent elektriskt fält

17 Elektriska fält 𝐄= 𝑈 𝑑 ⇒ 𝐹 𝑄 = 𝑈 𝑑 ⇒𝐹∙𝑑=𝑈∙𝑄 ⇒𝐸=𝑈∙𝑄 𝐄= 𝐹 𝑄
Elektriska fältstyrkan

18 Elektriska fält 𝐸= 𝐸 𝑝 =𝑈∙𝑄 𝐸 𝑝 = 𝐸 𝑘 ⇒ ⇒𝑈∙𝑄= 𝑚 𝑣 2 2 ⇒𝑣= 2𝑈𝑄 𝑚 𝐄= 𝐹 𝑄
⇒𝑈∙𝑄= 𝑚 𝑣 2 2 ⇒𝑣= 2𝑈𝑄 𝑚 𝐄= 𝐹 𝑄 𝐄= 𝑈 𝑑 𝐸=𝑈∙𝑄

19 Elektriska fält Exempel 1:

20 Elektriska fält Exempel 1: 𝑚=1,67∙ 10 −27 𝑘𝑔 𝑞=1,60∙ 10 −19 𝐶 𝑈=230 𝑉
𝑚=1,67∙ 10 −27 𝑘𝑔 𝑞=1,60∙ 10 −19 𝐶 𝑈=230 𝑉 𝑣=?

21 Elektriska fält 𝐹=𝑚𝑔 Gravitationsfält

22 Elektriska fält 𝑙

23 Elektriska fält Exempel 2: 𝑚=9,11∙ 10 −31 𝑘𝑔 𝑄=1,60∙ 10 −19 𝐶
𝑚=9,11∙ 10 −31 𝑘𝑔 𝑄=1,60∙ 10 −19 𝐶 𝑣 0 =8,0∙ 𝑚 𝑠 𝑙=0,05 𝑚 𝑑=0,03 𝑚 𝑈=60 𝑉 𝑉= ?

24 Elektriska fält Elektronkanon

25 Elektriska fält Elektronkanon

26 Elektriska fält Oscilloskop/TV-skärm

27 Kondensator

28 Kondensator

29 Kondensator

30 Kondensator

31 Kondensator

32 Kondensator

33 Kondensator Samband mellan kondensators laddning 𝑄 och spänningen 𝑈:
𝑄=𝐶𝑈 𝐶 är kondensatorns kapacitans med enheten: 1 𝐹=1 𝐶/𝑉

34 Kondensator Exempel 1: En kondensator med kapacitansen 2, 0 𝜇𝐹 ansluts till ett batteri med spänningen 120 𝑉. Vilken laddning får kondensatorn? Svar: 0,24 𝑚𝐶

35 Kondensator Exempel 2: Spänningen över en kondensator med laddningen 3,5 𝑚𝐶 är 200 𝑉. Beräkna kondensatorns kapacitans. Svar: 18 𝜇𝐹

36 Kondensator

37 Kondensator En kondensator med plattarean 𝐴 och plattavståndet 𝑑 har kapacitansen: 𝐶=𝜀 𝐴 𝑑 𝜀 är permittiviteten (kapacitiviteten) hos mediet mellan plattorna. 𝜀= 𝜀 0 ∙ 𝜀 𝑟 där 𝜀 0 =8,85∙ 10 −12 𝐹 𝑚 är permittiviteten i vakuum och 𝜀 𝑟 år den relativa permittiviteten.

38 Kondensator Exempel 3: En kondensator med plattavståndet 1 𝑚𝑚 har kapacitansen 1 𝐹. Beräkna arean av varje kondensatorplatta. 𝜀= 𝜀 0 =8,85∙ 10 −12 𝐹 𝑚 Svar: 𝐴=1,13∙ 𝑚 2

39 Kondensator

40 Kondensator

41 Kondensator

42 Energi i en kondensator
Energin i en kondensator är arean under 𝑄−𝑈 kurvan. 𝐸= 𝑄∙𝑈 2 Eller 𝐸= 𝐶𝑈∙𝑑𝑈= 𝐶∙ 𝑈 2 2

43 Kondensator Exempel 4: En voltmeter ansluts till en kondensator. Den visar 12 𝑉. Hur mycket energi har det gått åt för att ladda upp kondensatorn om den har kapacitansen 40 𝑛𝐹? Svar: 2,9 𝜇𝐽

44 RC-Kretsar UPP- OCH URLADDNING AV KONDENSATOR

45 Magnetism

46 Magnetism

47 Magnetism

48 Magnetisk flödestäthet
B= Φ 𝐴 𝐵 magnetisk flödestäthet [𝑇], [ 𝑊𝑏 𝑚 2 ] Φ magnetisk fältstyrka [𝑊𝑏],[𝑉𝑠] 𝐴 area [ 𝑚 2 ]

49 Magnetism

50 Magnetism

51 Magnetism

52 Magnetisk flödestäthet runt en lång rak ledare
B= 𝜇∙𝐼 2𝜋𝑎 𝜇 permeabilitet [𝑉𝑠/𝐴𝑚] 𝜇= 𝜇 𝑟 ∙ 𝜇 0 𝜇 0 =4𝜋∙ 10 −7 𝑉𝑠/𝐴𝑚

53 Magnetisk flödestäthet inuti en platt spole
B= 𝑁∙𝜇∙𝐼 2𝑟 𝜇 permeabilitet [𝑉𝑠/𝐴𝑚] 𝜇= 𝜇 𝑟 ∙ 𝜇 0 𝜇 0 =4𝜋∙ 10 −7 𝑉𝑠/𝐴𝑚

54 Magnetisk flödestäthet i en solenoid och en toroid
B= 𝑁∙𝜇∙𝐼 𝑙 𝜇 permeabilitet [𝑉𝑠/𝐴𝑚] 𝜇= 𝜇 𝑟 ∙ 𝜇 0 𝜇 0 =4𝜋∙ 10 −7 𝑉𝑠/𝐴𝑚

55 Ledande partiklar i magnetfält

56 Ledande partiklar i magnetfält

57 Ledande partiklar i magnetfält

58 Ledande partiklar i magnetfält

59 Ledande partiklar i magnetfält

60 Ledande partiklar i magnetfält
𝐹 𝑚 =𝑄∙𝑣∙𝐵 𝑄 är laddningen [𝐶], 𝑉 är hastigheten [𝑚/𝑠]och 𝐵 [𝑇] är magnetiska flödestätheten. 𝐵⊥𝑣

61 Halleffekten 𝑈 𝐻 = 𝑅 𝐻 ∙𝐼∙𝐵

62 Kraften på en ledare som är vinkelrät mot ett magnetfält
𝐹 𝑚 =𝑄∙𝑣∙𝐵= =𝐼∙∆𝑡∙ 𝑙 ∆𝑡 ∙𝐵= =𝐼∙𝑙∙𝐵