Kapitel 3 ELEKTROMAGNETISM

Elektriska fält 𝑄 −𝑄

Elektriska fält 𝑄 −𝑄

Elektriska fält

Elektriska fält

Elektriska fält 𝑄 −𝑄 Positiv testladdning 𝑞 Coulombfältet

Elektriska fält 𝑄 −𝑄 Positiv testladdning 𝑞 Coulombfältet

Elektriska fält −𝑄

Elektriska fält 𝑄

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

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

Elektriska fält 𝑄 −𝑄 Dipolfält

Elektriska fält + 𝑄 −𝑄 Dipolfält

Elektriska fält Homogent elektriskt fält

Elektriska fält Avskärmning

Elektriska fält Homogent elektriskt fält

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

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

Elektriska fält Exempel 1:

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=?

Elektriska fält 𝐹=𝑚𝑔 Gravitationsfält

Elektriska fält 𝑙

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∙ 10 6 𝑚 𝑠 𝑙=0,05 𝑚 𝑑=0,03 𝑚 𝑈=60 𝑉 𝑉= ?

Elektriska fält Elektronkanon

Elektriska fält Elektronkanon

Elektriska fält Oscilloskop/TV-skärm

Kondensator

Kondensator

Kondensator

Kondensator

Kondensator

Kondensator

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

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

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

Kondensator

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.

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∙ 10 8 𝑚 2

Kondensator

Kondensator

Kondensator

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

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

RC-Kretsar UPP- OCH URLADDNING AV KONDENSATOR

Magnetism

Magnetism

Magnetism

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

Magnetism

Magnetism

Magnetism

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

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

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

Ledande partiklar i magnetfält

Ledande partiklar i magnetfält

Ledande partiklar i magnetfält

Ledande partiklar i magnetfält

Ledande partiklar i magnetfält

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

Halleffekten 𝑈 𝐻 = 𝑅 𝐻 ∙𝐼∙𝐵

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