Електроскопtesla.pmf.ni.ac.rs/people/nesiclj/predavanja/biologija... · 2017-05-19 · 1 22-Децембар-08 Физика, 2008 ЉубишаНешић 1 2. колоквијум

1

22-Децембар-08 Физика, 2008Љубиша Нешић

1

2. колоквијум

• 16.1.2009. године, од 9.00


2

ФИЗИКАЧас број 14

Понедељак, 22. децембар, 2008

• Електростатика


3

ЕлектростатикаЕлектростатика -- посматрањапосматрања• Област физике

– Проучава интеракције измеђунаелектрисаних тела која мирују

– Талес (из Милета), 590. г.п.н.е.– Ткачки радници приметили да ћилибар

(врста смоле), протрљан вуненом крпомили крзном привлачи парчиће папира, длаке косе, ...

– 2000 година није НИШТА урађено– 1600. енглески лекар Џилберт – и друга

тела показују сличне особине-стаклопротрљано свилом. електричне појаве –(електрон=ћилибар), тела=наелектрисана тела, сила=електричнасила

– Наелектрисана тела поседујунаелектрисање и оно је узрокелектричних појава.

– До 1820 одвојено од магнетних (Ерстеднашао везу)


4

Две врсте електрицитета

• 18. век, Бенџамин Френклин – постоје две врстенаелектрисања “–,+”. На стакленој шипци протрљанојсвилом јавља се “+” (позитивно) наелектрисање, напластичној шипци протрљаној вуном названо је “-”(негативно)


5

•Већина тела у природи је електронеутрална•Степен наелектрисаности се одређује електроскопом


6

ЕлектроскопЕлектроскоп

ИзолаторИзолатор

МеталниМеталнилистићилистићи

ПроводникПроводник

2


7 22-Децембар-08 Физика, 2008Љубиша Нешић

8

ЕлектростатикаЕлектростатика –– објашњењеобјашњење нана атомскоматомском нивоунивоу• Грчка рече за ћилибар је “електрон”.

• Наелектрисање електрона (e – покретна “мала” честица) јенајмање могуће наелектрисање (Robert MillikanRobert Millikan, , 19091909)

• наелектрисано тело може да поседује само цео бројосновних јединица наелектрисања (1е, 2е, ...)

• Наелектрисање протона (p) је супротно по знаку однаелектрисања електрона. (+ “робустна” честица)

• Електрон је негативно а протон позитивно наелектрисан.

•• КоличинаКоличина наелектрисањанаелектрисања ((уу изолованомизолованом системусистему) ) сесенене мењамења

• Неутрални објекти/тела имају једнак број позитивних инегативних наелектрисања

• Атом је у целини електронеутралан.


9

r~10-9m

v~106m/s


10

ЕлектростатикаЕлектростатика –– објашњењеобјашњење нана атомскоматомскомнивоунивоу

Износи масе и нелектрисања електрона су билинепознати све до краја 19 века.

np

ep

pe

mm

mm

qq

≈

=

=

1836

||||

Ceq

kgm

e

e19

31

106.1

101.9−

−

×==

×=

Неутрони нису наелектрисани

1C 1C ((CoulombCoulomb==КулонКулон))= = 6.25 x 106.25 x 101818 електронаелектрона..


11

ЕлектростатикаЕлектростатика –– објашњењеобјашњење нана атомскоматомскомнивоунивоу

• Атом са вишком/мањком електрона је ЈОН.

• Усмерено кретање електрона (носиоца електрицитета) чиниелектричну струју

• према особини да проводе струју супстанце делимо на: проводнике, полупроводнике и изолаторе/диелектрике


12

• Проводници: метали – у просеку 1 електрон по атому је “слободан” да секреће кроз метал (језгра остају са (Z-1) електроном (Z-редни број атома, број електрона у омотачу, број протона у језгру))

• Изолатори (стакло, порцелан, сумпор, ебонит, каучук, лискун, парафин, алкохол, уља, ...) – нема слободног електрона – свису везани за језгра

• Суперпроводници: материјали крозкоје електрони струје без икаквоготпора. Постоји на веома нискимтемпературама. Магнетна левитацијаје једна примена

• Полупроводници: између проводника иизолатора,. Мали број електрона јеслободан, али може да се повећазагревањем, применом јаких поља, ...

3


13

• Проводник: материјал кроз који протиче (електрична) струјауз врло мали отпор

• Метали су обично добри проводници• Изолатор – материјал који пружа јако велики отпор протоку

наелектрисања кроз њега• Изолатори су углавном неметали• Не дозвољавају својим електронима да постану “слободни” и

да се слободно крећу унутар материјала


14

Изолатори - ковалентне везе


15

КакоКако наелектрисатинаелектрисати телотело??

Трењем - провођењем

поларизацијом?

(и даље је неутрално али сураздвојeна наелектрисања)

индукцијомH2O суполарнимолекули


16

НалектрисањеНалектрисање

провођењемпровођењем

НалектрисањеНалектрисањеиндукцијоминдукцијом


17

ПоларизацијаПоларизација

Иако је папир и даље електронеутралан, онје поларисан, (-) наелектрисања су ближа а(+) су даља. То значи да је привлачна силавећа од одбојне


18

ПоларизацијаПоларизација

4


19

• Негативно наелектрисање на доњим слојевима облакаизазива гомилање позитивног налектрисања на површиниземље

•• ЕлектричноЕлектрично пражњењепражњење, , громгром : наелектрисања струјекроз јонизован ваздух. (У случају да је разлика у количининаелектрисања довољно велика.)

++++++- - - - - - - • 1752 у експерименту са змајем Бенџамин Френклин

је објаснио појаву грома.• Показао је да су електрична варница и муња у

суштини исте појаве: направио је змаја са шиљком, везао га канапом, подигао у ваздух пре непогоде сагрмљавином, када је пала киша навлажио се канап (ипостао проводник) и из кључева на крају канапаискакале су велике варнице 22-Децембар-08 Физика, 2008

Љубиша Нешић20

“Је ли то био електрицитет?”


21

РасподелаРасподела наелектрисањанаелектрисања уу проводникупроводнику

Унутар наелектрисаногпроводника нема , , слободнихслободних наелектрисања, он служи као “штит” –Фарадејев кавез

ПоштоПошто сесе истоименаистоимена

наелектрисањанаелектрисања одбијајуодбијају, , слободнаслободна

наелектрисањанаелектрисања сесе расподељујурасподељују попо

површиниповршини проводникапроводника, , штошто јеје

могућемогуће даљедаље једнаједна одод другихдругих……


22

Фарадејев кавез – радио у “кавезу” неради јер он не пропуштаелектромагнетне таласе


23

Метална лопта

Расподела наелектрисања

Тело са шиљком(громобрани)


24

Громобран• Метална шипка повезана са земљом помоћу дебље проводне

жице• На врху шипке је шиљак који се наелектрише (индукцијом) под

дејством наелектрисања облака• Изузетно јако поље јонизује ваздух између облака и шиљка• За врло кратко време наелектрисање се са облака пренесе

кроз јонизовани ваздух на шиљак, па кроз шипку и жицу оде уземљу (процес преношења наелектрисања кроз ваздух се зовепражњење, праћен је снажним бљеском – то је муња, грмљавина је звучни ефекат који настаје због загревања иширења ваздуха око џиновске варнице која је настала).

• Громобран дакле преузима наелектрисање облака и спроводига у земљу – тако нема опасности да облаци прекомернонаелектришу објекте у близини громобрана.

5


25

КулоновКулонов законзакон

Charles Augustin de Coulomb (1736-1806)

Француски физичар, вршиоексперименте са торзиономвагом. Показао да за дванаелектрисана тела• Вектор силе лежи на правој којапролази кроз та тела (сила јецентрална)• обрнуто је пропорционалнаквадрату растојања честица, F ~ 1/r 2• директно пропорционалнауглу упредања нити, тј. наелектрисању, F ~ α, α∼q:


26


F 21~ q1

F 12~ q2

Из 3. Њутновог закона F21= F12 , F~q1q2


27


2

29

221

CmN1099.8k

rqqkF

⋅×=

=


28

ПринципПринцип суперпозицијесуперпозиције


29

ЕлектростатичкаЕлектростатичка ии гравитационагравитациона силасила

F:F:FF:

Привлачна (за сва масивна тела усвемиру)

Привлачна (код разноименихнаелектрисања) или одбојна(истоимена наелектрисања)

Један тип масе (m): позитивнамаса!!!

Два типа нелектрисања (q): позитивно и негативно

Гравитациона силаЕлектростатика

229

221

/1099.8 CmNkrqqkF

⋅×=

=

2211

221

/1067.6 kgmNGrmmGF

⋅×=

=

−


30

Електричнасила

Много је јача одгравитационе!!!

6



32


33

ЕлектричноЕлектрично пољепоље

ДА. Око тела се ствара електричноелектрично пољепоље.

АкоАко постојепостоје силесиле измеђуизмеђу 2 2 наелектрисањанаелектрисања, , дада лили долазидолазидодо променепромене особинаособина просторапростора акоако постојипостоји самосамо једноједнонаелектрисањенаелектрисање??


34

ЕлектричноЕлектрично пољепоље

00

00220

qFEqEF

Eqqrqk

rqq

kFr

rrr=⇒=

===

Електрично поље E у одређеној тачки је једнакоелектростатичкој сили која у њој делује по јединици“пробног” наелектрисање q0. Електрично поље је векторскавекторскавеличинавеличина.. ЈединицаЈединица јеје N/C


35

ЛинијеЛиније електричногелектричног пољапољаЛинијеЛиније електричногелектричног пољапоља ::a. Смер је у смеру E у свакој тачки. E је тангента на линију.b. Почињу од (+) или бесконачности и имају крај у (-) или бесконачностиc. Број линија је пропорционалан јачини електричног пољаd. За хомогено поље, линије су паралелне и на једнаким растојањима


36

Линије поља су• Усмерене радијално однаелектрисање

• Централно симетричне у односу нанаелектрисање

• Растојање суседних линија расте саповећањем растојања однаелектрисања (поље постајеслабије)

Линије поља су• ……• ……• ……

“+” тачкасто наелектрисање “-” тачкасто наелектрисање

+ -

7


37

Eлектрично поље два позитивнатачкаста наелектрисања

+

+


38

Eлектрично поље једног позитивног иједног негативног тачкастогнаелектрисања

+

-


39

Електрично поље за велику “+”равномерно наелектрисану плочу

Линије поља су• праве• Под правим углом усмерене према споља• Простор између суседних је константат (поље је констатно тј. униформно)

+ + +

+ + + + + + + + ++ ++


40

Електрично поље велике “-”равномерно наелектрисане плоче

-- -

- - -- - -- - -- --


41

Електрично поље пара паралелнихсупротно наелектрисаних плоча

+ + +

+ + + + + + + + ++ ++

-- -

- - -- - -- - -- --

+ + +

+ + + + + + + + ++ ++

-- -

- - -- - -- - -- --


42

+ + +

+ + + + + + + + ++ ++

-- -

- - -- - -- - -- --

8


43

ЛинијеЛиније електричногелектричног пољапоља


44

ЛинијеЛиније електричногелектричног пољапоља

привлачењепривлачење привлачењепривлачење одбијањеодбијање


45

Рад сила електричног поља• При померању

наелектрисања врши се рад(на рачун променепотенцијалне енергије мењасе кинетичка, ...)

• Електрично поље врши радуколико се наелектрисањепомера дуж линија сила (за+ наелектрисање), уколикосе помера у супротномсмеру онда мора да сеуложи рад.


46

Рад сила електричног поља

• Рад не зависи од облика путање• Зависи само од почетног и

крајњег положаја• За затворене путање рад је једнак

нули

2

0

1

0

rqqk

rqqkA −=

Електростатичка сила јеконзервативна

rdFA rr⋅= ∫


47

Електростатичка потенцијалнаенергија

• Позитивна за истоимена наелектрисања• Негативна за разноимена• Када растојање тежи бесконачности, потенцијална енергија тежи нули

12 kk EEA −=

2

0

1

0

rqqk

rqqkA −=

121 pp EEA −=

rqqkrE p

0)( =

• Изолован систем, рад је једнак разлици енергија


48

Електрични потенцијал и напон

Електрични потенцијал, јединица 1V(olt)0q

E p

rqqkrE p

0)( =

• Потенцијална енергија наелектрисања qo у пољу које стваранаелектрисање q. За различита пробна наелектрисања је енергијаразличита али је исти однос

rqk

qE

V p ==0

• Разлика потенцијала између две тачке је напон

12 VVU −=

9


49

Електрични потенцијал тачкастогнаелектрисања

•Испрекидане линије - еквипотенцијалне


50

Нервне ћелијеПреношење нервног сигнала је уствари промена разликепотенцијала кроз ћелијску мембрану


51

Електрично поље проводника

EeFrr

−=

• Има слободних електрона• Сваки атом даје по један e и постаје јон у чвору кристалне решетке.

Ти електрони се крећу “слободно” као “електронски гас”.• Када се такав систем нађе у електричном пољу онда настане

усмерено протицање наелектрисања под дејством силе електричногпоља - струја

Наелектрисани проводник има (слободна) наелектрисања само по површини

1. јачина електричног поља у проводнику јенула!!

2. Вектор јачине поља на површинипроводника има правац нормале на туповршину!!!

0 – уколико не би била, електрони би секретали све док се не прерасподеле такода буде Е=0.


52


53

Проводник у електричном пољу

''

0

0

EEEEEE

−=+=rrr

++

++

++

-

+

-

----

-

+

+

+

+-

-

-

-

-

+

0Er

'Er

0=Er

E’ – индуковано електрично поље

Ово поље расте све док потпуноне компензује спољње ел. поље, тако да је унутар проводника Е=0 (фарадејев кавез)


54

1) Да постоје слободни носиоци наелектрисања:• метали – електрони носиоци – проводници прве врсте• електролити – позитивни и негативни јони• јонизовани гасови – електрони и позитивни инегативни јони

ЕлектричнаЕлектрична струјеструје. . ЈачинаЈачина струјеструје

Шта је потребно да би настала струја?

2) Да постоји електрично поље које ће усмерити слободненосиоце наелектрисања(Они се и иначе крећу али хаотично)

EqFrr

=

проводницидруге врсте

10



56

Јачина струје

• За електролите, због постојања јона, јачина струје је

)(/][ AmperAsCI ==

tQ

tQ

∆∆

+∆

∆=

−+

I

• Карактерише електричну струју (количинанаелектрисања која прође кроз попречни пресекпроводне средине у јединици времена)

tQI

∆∆

=


57

• Ако поље периодично мењасмер и јачину, добија сенаизменична струја

• Технички смер струје – смерсупротан кретању електрона упроводнику.

• Ако поље не мења смер, носиоци се крећу у једномсмеру – једносмерна струја


58

• Када нема поља електрони у проводникусе крећу само хаотично. – слично гасу(електронски гас)

- -- --

--

--

---

-

gasavv 1000~2

kTvme

23

2

2

=

Брзина уређеног кретањаem

kTv 32 = smv /10~ 52За Т=300К

!!!10 29 vu −=

Средња брзина молекула идеалноггаса на истој температури


59

КОЛОКОЛО ЈЕДНОСМЕРНЕЈЕДНОСМЕРНЕ СТРУЈЕСТРУЈЕEms –електромоторнасила


60

Омов законКаква је веза између електричног напонапримењеног у колу (U), струје која протиче крозњега (I) и отпора (R)?

Ω===

VARUI

RUI ;

][][][ ;

Georg Simon Ohm(1789-1854)

11


61

Смисао Омовог закона

Ω===

VARUI

RUI ;

][][][ ;

1. Електрична струја и напонсу пропорционални једнодругом.

2. Да ли Омов закон може дасе примени на свеотпорнике? НЕ. Нису свиотпорници омски!


62

Специфична отпорност

СпецифичнаСпецифична отпорностотпорност ((ρρ)) је карактеристика материјала. СпецифичнаСпецифична отпорностотпорност некогнеког материјаламатеријала (у SI) је отпор жицедужине 1 m попречног пресека 1 m2 направљеној од њега.

mmm

SLR ⋅Ω=

⋅Ω==

2

][ ρρ

SLR

σρ ==

SL

σρ 1

=ρρ -- СпецифичнаСпецифична отпорностотпорностσ σ −− СпецифичнаСпецифична проводностпроводност


63

Температурна зависност отпорности

[ ]

[ ]KC

TT

o

T

11)(1 00

≡=

−+=

α

αρρ

α– температурски коефицијент отпорности.Tемпературска зависност отпорности се користи у отпорнимтермометрима, у термисторима и у другим уређајима где јепотребно да се измери мала промена температуре.

t

ρ

ρ0


64

Суперпроводност

Испод критичнетемпературе TCотпорност неких металапостаје нула. Tај феноменсе зовеСУПЕРПРОВОДНОСТ.

Нулта отпорност значи дабесконачно велика струјаможе да протиче крозтакав проводник чак иакоје примењени напонрелативно мали.

BSSCO – Бизмут – Стронцијум –Калцијум – Бакар – Оксид

Температура кључања TC течногазота је 77 K, некисуперпроводници имају Tc изнад90 K!


65

Електрична струја у течностима. • Течности - чисте (вода, алкохол, уља, ...), не проводе

струју• Ако се раствори нека киселина, база или со, релативно

добро проводи – електролит (проводник II врсте)• Проводе јер имају “+” и “-” јоне – настају

електролитичком дисоцијацијом• Разлагање молекула растворене супстанце на

позитивне и негативне јоне зове се електролитичкадисоцијација


66

Сваки од јона остајеуствари окруженмолекулима воде – такавсистем се зове солватнијон (солват) – он се крећекроз раствор као једнацелина

У раствору молекуливоде (имају релативновелики диполнимоменат) окружујумолекул соли и делујупривлачним силама наконституенте и раскидајуњихову везу

12


67

Електролиза

Под утицајемелектричног поља, ЈОНИ у раствору се

крећу

Na +

Cl-

H+

OH-

Количинa наталоженесупстанце зависи од

јона у раствору, њиховеконцентрације и врстеелектрода (односно, од

количиненаелектрисања које јепрошло кроз раствор)

анода

катода

Α


68

Електролиза соли

Na +

Cl-

H+

OH-

НаНЕГАТИВНОЈелектроди….

2H+ + 2e = H2

НаПОЗИТИВНОЈелектроди…..

2Cl- = Cl2 + 2e

Мехурићиводоника на

- електроди

Мехурићихлора на+електроди

Алкални раствор (натријумхидроксид…NaCl)


69

Електролиза бакар (II) сулфата

Cu++

SO4--

НаНЕГАТИВНОЈ

бакарнојелектроди у

овом случају….

Cu++ + 2e = Cu

значиНЕГАТИВНОЈелектроди расте

маса

НаПОЗИТИВНОЈ

бакарнојелектроди……

Cu = Cu++ + 2e

се смањује маса

Раствор остаје ИСТИ! 22-Децембар-08 Физика, 2008Љубиша Нешић

70

Фарадејеви закониКоличина ЕЛЕКТРИЦИТЕТА (Q) која се пренесе крозелектролит док СТРУЈА (I) тече за ВРЕМЕ (t) је :_

q = I t

q = наелектрисањеу Кулонима (C)

I =струја уАмперима (A)

t=време (s)

Што веће наелектрисање протекне кроз раствор, вишесупстанце се наталожи на електродама ….


71

Фарадејеви закони

ZeIn =

Ако се у јединици времена на једној електродинеутралише n јона и сваки од њих носи Z елементарнихнаелектрисања, јачина струје ће бити

I фарадејев закон електролизе: Маса супстанције која се издвоји насвакој од електрода при електролизи сразмерна је струји (количининаелектрисања) и времену њеног протицања кроз електролит.

kqkItm ==

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛==

tqnZeI

tnm µ=µ– маса једног атома/јона

nµ – маса наталожена у t = 1s

k – електрохемијски еквивалент


72

Други закон даје везу између електрохемијскогеквивалента и неких особина метала

Ι I Фарадејев закон електролизе: Електрохемијскиеквивалент јона (k) сразмеран је његовом хемијскомеквиваленту (M/Z). Z – валенца атома.

M – моларна масаΖ − валенца атома.

F=eNA=6,022x10 23 mol-1 1,6x10-19C=96484C/mol

F – Фарадејева константа

ZFM

ZeNN

NN

Zek

A

A

A

A ==⋅=µµ

13


73

ММaaгнетизамгнетизам600 BC – руде гвожђа – “магнетна” стенаМагнетне карактеристике природног ферита (Fe3O4) описане од стране грчких филозофа.У Магнезији (Мала Азија-западна Турска)

1175 – Јасан опис рада компасаАлександар Некем, енглески монах.

1040 – Један од првих компасаСпомињање металног листића, облика рибе, који је пливаоу посуди са водом (Wu Ching Tsung Yao, 1040) иоријентисао се према странама света.


74

1600 – “De Magnete”Џилберт (William Gilbert, 1544-1603) јестудирао магнетизам и1600 написао "De magnete" -прво рационално објашњењемистериозног оријентисањастрелице компаса у правцу север/југ:: Земља је природан магнет. "De Magnete" отвара еру модерне физике и астрономије изапочиње век који су обележила велика открића Галилеја, Кеплера, Њутна и других.Џилберт је описао и начине да се тело намагнетише: контакт са магнетитом (рудом), деловањем у току другогвременског интервала Земљиног магнетног поља на комадгвожђа који је постављен у правцу север-југ…

MaMaгнетизамгнетизам


75

1820 - EлектромагнетизамДански физичар Ханс Кристијан Ерстед је 1820. открио дапроводник са струјом утиче на магнетну иглу компаса. (Закључак: електрична струја (наелектрисања у кретању) ствара магнетно поље у простору око проводника).

ЕрстедовиЕрстедови огледиогледи


76

1820 – Eлектромагнетизам

Ампер (Andre Marie Ampere) је показао да двапаралелна проводника кроз које протиче струја уистом смеру привлаче један другог, док у случајусупротно усмерених струја одбијају. Он је тоформулисао у облику закона који описује какопроводници интерагују један са другим путеммагнетног поља које стварају око себе. (јединица зајачину струје - Ампер).

МагнетизамМагнетизам


77

Магнетно поље• Магнетни полови

- Сви магнетни материјали имају двапола: северни и јужни.

• Као у електростатици, истоимениполови се одбијају а разноименипривлаче.

- N(orth) одбија N, S(outh) одбија S, N привлачи S

• Линије магнетног поља- Сличне су линијама електричногпоља.- Што су линије ближе поље јеинтензивније. - Линије магнетног поља излазе изсеверног магетног пола - изавршавају се у јужном магнетномполу.


78

Земљино магнетно поље

• Геомагнетизам- Земља има сопственомагнетно поље, које јенагнуто под углом 11,5 степени у односу на осуротације.- Географски северни полЗемље је истовременоблизу њеног јужногмагнетног пола (јер јенагнут)

11.5o

14


79

Магнетна индукција, правило деснеруке

• Линије магнетног поља:- Увек су затворене и никад се не

секу,- Смер се одређује правилом

десног завртња/руке. Обухвати сепроводник десном шаком тако дапалац показује смер струје. У томслучају прсти показују правац исмер линија магнетног поља


80

Јединица за индукцију магнетног поља

• SI је тесла T.• То је велика јединица. На

западу се чешће користиG (Gauss). Веза је1T=104G

• Земљино магнетно пољеје око 0.5G=0.5x10-4T



82

Наелектрисања у кретањустварају магнетно поље

УзајамноУзајамно дејстводејство проводникапроводника сасаструјомструјом. . АмперовАмперов законзакон

q,m

v

Ствара око себе још имагнетно поље

q,m

v = 0

Ствара око себеелектрично и гравитационопоље


83

Maгнетна сила

I1

I2

Два проводника са струјама које теку у ИСТОМ смеру


84

Maгнетна сила

Делује ПРИВЛАЧНА сила.

супротни смерови одбојна сила)

I1

I2

Два проводника са струјама које теку у ИСТОМ смеру

15


85

Амперов закон - експеримент

πµ4

','2 021 == kldIIkF

d- растојање између проводника,

l – дужина проводника

ldIIF 210

2πµ

=

ldIIF 21~

µo- универзална магнетна константа-магнетнапермеабилност (пропустљивост) вакуума

Један ампер је стална електрична струја која пролази кроз двапаралелна проводника, бесконачне дужине и занемарљивог попречногпресека, који су један од другога на растојању од једног метра, којаизазива између њих силу од 2x10-7N по метру дужине проводника.


86

Лоренцова силаСила магнетног поља која делује на струју упроводнику је једнака збиру сила које делују насваки слободни електрон

Лоренцова сила

• Сила је нормална и на брзину и на магнетно поље• Сила је једнака нули: (1) када је брзина нула (2) кадаје брзина паралелна пољу• Служи за раздвајање наелектрисања по знаку

BvqFrrr

×=vql

tqlI =∆∆

=∆

BlIFrrr

×∆=


87

Рад Лоренцове силе

• хомогено магнетно поље•Када је брзина паралелна пољу путања је правалинија јер је сила онда једнака нули•Када су брзина и поље под правим углом сила јеконстантна и износи

0)( =×⋅=∆⋅=∆⋅=∆ BvvqtvFlFArrrrrrr

Рад је једнак нули, значи не мења се кинетичка енергија!

Каква је путања честица у магнетном пољу?

F = q v BНе мења брзину поинтензитету већ само поправцу


88

Кружно кретање у магнетном пољуАко наелектрисана честица наиђе подправим углом у односу на магнетно поље, под његовим дејством почеће да се крећебрзином константног интензитета покружници

/r mv q B=

Интензитет магнетне силе

Централна сила:

2vq vB mr

=

Период

F = q v B

qm

Bvr

vOT ππ 22

===

rmvFc

2

=

ИзједначавањемBv

qmr =


89

Смер Лоренцове силе

• Правац је нормалан нараван коју формирајувектори B и v.

• За одређивање смера, примењује се правилодесне руке.

F qv B= ×r rr


90

КатоднаКатодна цевцев

BvqEqFrrrr

×+=

16


91

Електромагнетни мерач брзинеструјања крви

• Јоне који се крећу кроз крв скреће магнетно поље.• Позитивне јоне скреће надоле, негативне нагоре.• Одвајање наелектрисања ствара електрично поље E усмерено навише.• Појављује се потенцијаlна разлика U = Ed између две електроде.• Брзина струјања крви је однос v = E/B. (qE=qvB, Холов ефекат)


92

q,m

v

Ствара око себе још имагнетно поље

q,m

v = 0

Ствара око себеелектрично и гравитационопоље

Шта ако се струје имагнетна поља мењају савременом

Непокретни струјнипроводници стварајумагнетно поље око себе


93

• 1820. Ерстед – струја изазива магнетно поље. Очекивало се да постоји супротан ефекат – дамагнетно поље ствара струју.

• Први покушаји неуспешни- коришћени стално магнетнопоље и тражена је стална струја.

• 1831. Фарадеј (независно од Хенрија) открио да се узатвореној проводној контури појављује променљиваструја када се кроз њену површину мења флуксмагнетне индукције. Φ = BS.

• Електромагнетна индукција, а струјаиндукована


94

Индукована електромоторна сила

• Два кола нису повезана – немаструје у другом колу?

• Међутим, када се коло затвориможе да се примети да се иглакомпаса помери

• Ништа се не дешава ако је струја упримарном колу стална

• Иста ствар се деси и приликом“отварања кола”, са том разликомшто се игла помера у супротномправцу…

Фарадејев експеримент

Шта се уствари дешава?


95

v

FL

Електрони иду доле, раздвајају се + наелектрисања


96

++

FL

Fe

v

Ствара се електричнопоље, тј. Разликапотенцијала, тј. ЕМ сила. Електрони се крећу све доксе не изједначе електричнаи лоренцова сила.

Ако спојимо крајевепроводника потећи ћеструја

17


97

•• АмперметарАмперметар повезанповезан уу колоколо•• КадаКада сесе сталнистални магнетмагнет померапомера часчас ближеближе, , часчас даљедаље

одод колакола, , индукујеиндукује сесе ЕМЕМ силасила уу колуколу•• АмперметарАмперметар показујепоказује дада крозкроз колоколо течетече струјаструја чијичији

смерсмер зависизависи одод релативногрелативног кретањакретања магнетамагнета ииколакола//контуреконтуре

•• КадаКада магнетмагнет престанепрестане дада сесе крећекреће, , струјаструја постајепостајеједнакаједнака нулинули


98

Магнетни флукс

• Јединица: T·m2 или Weber (Wb)

SBBSSBrr

⋅===Φ ⊥ θcos

• Униформно магнетно поље поинтензитету и правцу и смеру. Поставимо струјну контуру у таквопоље.

• Флукс, Φ, се дефинише као производинтензитета нормалне компонентепоља и површине кроз коју пролазелиније поља.


99

Три начина да се промени флукс• Кретање магнета

• Промена димензије контуре

• Ротирање магнета иликонтуре/намотаја

Documents

Електроскопtesla.pmf.ni.ac.rs/people/nesiclj/predavanja/biologija... · 2017-05-19 · 1 22-Децембар-08 Физика, 2008 ЉубишаНешић 1 2. колоквијум