ELEKTRIČNO I MAGNETNO POLJE

Σχετικά έγγραφα
Popis oznaka. Elektrotehnički fakultet Osijek Stručni studij. Osnove elektrotehnike I. A el A meh. a a 1 a 2 a v a v. a v. B 1n. B 1t. B 2t.

Elektrodinamika ( ) ELEKTRODINAMIKA Q t l R = ρ R R R R = W = U I t P = U I

konst. Električni otpor

Elektrodinamika

Osnove elektrotehnike I popravni parcijalni ispit VARIJANTA A

Podsjetnik za državnu maturu iz fizike značenje formula

Elektricitet i magnetizam. 2. Magnetizam

Gauss, Stokes, Maxwell. Vektorski identiteti ( ),

Otpornost R u kolu naizmjenične struje

Vježba 081. ako zavojnicom teče struja jakosti 5 A? A. Rezultat: m

kondenzatori električna struja i otpor Istosmjerni strujni krugovi

Magnetsko polje ravnog vodiča, strujne petlje i zavojnice

5 MAGNETIZAM I ELEKTROMAGNETIZAM

mr. sc. Boris Ožanić, dipl. ing. SIGURNOST U PRIMJENI ELEKTRIČNE ENERGIJE Veleučilište u Karlovcu

MAGNETIZAM III. Magnetizam u tvarima Magnetski krug Prijelazne pojave

1. Rad sila u el. polju i potencijalna energija 2. Električni potencijal 3. Vodič u električnom polju 4. Raspodjela naboja u vodljivom tijelu 5.

I.13. Koliki je napon između neke tačke A čiji je potencijal 5 V i referentne tačke u odnosu na koju se taj potencijal računa?

l = l = 0, 2 m; l = 0,1 m; d = d = 10 cm; S = S = S = S = 5 cm Slika1.

Materijali u el. polju. Dielektrici

1. As (Amper sekunda) upotrebljava se kao mjerna jedinica za. A) jakost električne struje B) influenciju C) elektromotornu silu D) kapacitet E) naboj

Magnetske veličine Magnetski krug Djelovanje magnetskog polja Elektromagnetska indukcija Realna zavojnica Transformator

Materija u magnetskom polju

Ampèreova i Lorentzova sila zadatci za vježbu

MAGNETIZAM I. Magnetsko polje Magnetska indukcija Magnetska uzbuda Sile u magnetskom polju

Elektricitet i magnetizam. 1. Elektricitet

Izvori magnetskog polja

ELEKTRODINAMIKA ELEMENTI STRUJNOG KRUGA IZVOR ELEKTRIČNE ENERGIJE

4. Koliki naboj treba dati kugli mase 1 kg da ona lebdi ispod kugle s nabojem 0,07 µc na udaljenosti 5 cm?

ELEKTROMAGNETSKE POJAVE

Elektromagnetska indukcija

Eliminacijski zadatak iz Matematike 1 za kemičare

5. Koliki naboj treba dati kugli mase 1 kg da ona lebdi ispod kugle s nabojem 0,07 µc na udaljenosti 5 cm?

Linearna algebra 2 prvi kolokvij,

Maxwellove jednadžbe

SADRŽAJ. 1. Električni naboj 2. Coulombov zakon 3. Električno polje 4. Gaussov zakon 5. Potencijal elektrostatičkog polja

ZADATCI S NATJECANJA

Informacije o predmetu

ELEK 3. ISTOSMJERNA ELEKTRIČNA STRUJA I STRUJNI KRUGOVI ELEKTROTEHNIKA. Doc. dr. sc. Vitomir Komen, dipl. ing. el. 1/77. Komen

ELEKTROSTATIKA. Električni naboji. Električna sila, električno polje. Električni potencijal. Električna potencijalna energija

namotanih samo u jednom sloju. Krajevi zavojnice spojeni su s kondenzatorom kapaciteta 10 µf. Odredite naboj na kondenzatoru.

Slika 1. Električna influencija

Matematika 1 - vježbe. 11. prosinca 2015.

E L E K T R I C I T E T

2 tg x ctg x 1 = =, cos 2x Zbog četvrtog kvadranta rješenje je: 2 ctg x

Što je to struja (općenito)? = tok čestica kroz neku plohu u jedinici vremena -molekule tekućine struja tekućine (vode) -molekule plina struja plina

1.4 Tangenta i normala

V(x,y,z) razmatrane povrsi S

- pravac n je zadan s točkom T(2,0) i koeficijentom smjera k=2. (30 bodova)

BRODSKA ELEKTROTEHNIKA. mr.sc. Marijan Gržan

PARNA POSTROJENJA ZA KOMBINIRANU PROIZVODNJU ELEKTRIČNE I TOPLINSKE ENERGIJE (ENERGANE)

AKTIVNI I REAKTIVNI OTPORI U KOLU NAIZMJENIČNE STRUJE

Elektromagnetizam. Elektromagnetizam. Elektromagnetizam. Elektromagnetizam

ELEKTRIČNA STRUJA KROZ TEKUĆINE. Elektrolitička disocijacija. čista destilirana voda izolator, uz npr. NaCl bolja vodljivost

Opća bilanca tvari - = akumulacija u dif. vremenu u dif. volumenu promatranog sustava. masa unijeta u dif. vremenu u dif. volumen promatranog sustava

Električne struje. Električne struje. Električne struje. Električne struje

Magnetizam. Magnetostatika

Informacije o predmetu

3. Napisati relaciju za proracun elektricnog kapaciteta vazdusnog cilindricnog kondenzatora. Definirati velicine koje se koriste u relaciji.

ELEKTROMOTORNI POGONI - AUDITORNE VJEŽBE

Periodičke izmjenične veličine

Pošto pretvaramo iz veće u manju mjernu jedinicu broj 2.5 množimo s 1000,

4 INTEGRALI Neodredeni integral Integriranje supstitucijom Parcijalna integracija Odredeni integral i

Alarmni sustavi 07/08 predavanja 12. i 13. Detekcija metala, izvori napajanja u sustavima TZ

Tok električnog polja. Gaussov zakon. Tok vektora A kroz danu površinu S definiramo izrazom:

π π ELEKTROTEHNIČKI ODJEL i) f (x) = x 3 x 2 x + 1, a = 1, b = 1;

5. predavanje. Vladimir Dananić. 27. ožujka Vladimir Dananić () 5. predavanje 27. ožujka / 16

DISKRETNA MATEMATIKA - PREDAVANJE 7 - Jovanka Pantović

Zadatak 161 (Igor, gimnazija) Koliki je promjer manganinske žice duge 31.4 m, kroz koju teče struja 0.8 A, ako je napon

Dielektrik u elektrostatskom polju

FAKULTET PROMETNIH ZNANOSTI

Elektromagnetizam. Tehnička fizika 2 09/03/2018 Tehnološki fakultet

NASTAVNI PLAN I PROGRAM od 7. do 9. razreda devetogodišnje osnovne škole

Elektrodinamika Elektrodinamika

1. Štap od platine dugačak je 998mm pri 20C. Pri kojoj će temperaturi biti dugačak 1m?

Magnetska svojstva materijala

Istorijski pregled nauke o magnetima

METODIČKO OBLIKOVANJE KOMPLEKSNIH FIZIKALNIH OPAŽANJA TESLINA ZAVOJNICA

Gravitacija. Gravitacija. Newtonov zakon gravitacije. Odredivanje gravitacijske konstante. Keplerovi zakoni. Gravitacijsko polje. Troma i teška masa

Marko Periša, dipl. ing. UVODNO PREDAVANJE ELEKTROSTATIKA I

Elektrodinamika Elektrodinamika

UVOD U VJEŽBE IZ PODRUČJA ELEKTRIČNIH STRUJNIH KRUGOVA

Betonske konstrukcije 1 - vežbe 3 - Veliki ekscentricitet -Dodatni primeri

ILIŠTA U RIJECI Zavod za elektroenergetiku. Elektrostatika. Električni potencijal Električni napon. Osnove elektrotehnike I: Elektrostatika

Ĉetverokut - DOMAĆA ZADAĆA. Nakon odgledanih videa trebali biste biti u stanju samostalno riješiti sljedeće zadatke.

1. Osnovni pojmovi o elektricitetu

3.1 Granična vrednost funkcije u tački

a M a A. Može se pokazati da je supremum (ako postoji) jedinstven pa uvodimo oznaku sup A.

Rad, snaga, energija. Tehnička fizika 1 03/11/2017 Tehnološki fakultet

MAGNETNO SPREGNUTA KOLA

ELEKTROMAGNETNA INDUKCIJA U NASTAVI FIZIKE

OSNOVE ELEKTROTEHNIKE 1

3525$&8158&1(',=$/,&(6$1$92-1,095(7(120

( , 2. kolokvij)

TRANSFORMATORI. opća mreža (400 kv - izbacivanje 220kV) razdjelna mreža (110, 35, 20 kv) (izbacivanje 10 kv) na 400 kv.

INDUCIRANJE TROFAZNOG NAPONA

Veleučilište u Rijeci Stručni studij sigurnosti na radu Akad. god. 2011/2012. Matematika. Monotonost i ekstremi. Katica Jurasić. Rijeka, 2011.

MAGNETIZAM II. Elektromagnetska indukcija

Dvoatomna linearna rešetka

OSNOVE ELEKTROTEHNIKE 1 POJMOVI DEFINICIJE ZADACI. Prvo obrazovno razdoblje 2014./2015. školske godine Zdravko Borić, prof.

(12.j.) 11. Dva paralelna vodiča nalaze se u vakuumu. Kroz njih prolaze struje I1 i I2, kako je prikazano na crteţu.

Transcript:

ELEKTRIČNO I MAGNETNO POLJE Elektroni u mirovanju elektrostatika elektrostatska polja/sile dielektričnost ε 0 Elektroni u gibanju elektrodinamika magnetska polja/sile permeabilnost µ 0 Elektromagnetski valovi brzina svjetlosti c c µ ε 0 0 Elektrostatske pojave - pola, razdvojiva Elektromagnetske - pola, nerazdvojiva Q n e

7 0 As F ε 8, 854878 0 0 4π c Vm m dielektričnost vakuuma Tvar Relativna dielektričnost nekih tvari ε r Tvar ε r Tvar Čvrste tvari Polietilen,3 Glicerin 4,5 Asfalt,7 Signettova sol (6000) Glikol 40,5 Drvo (hrast) (5) Stiropor,-,3 Voda (0 o ) 87,90 Granit 7-9 Staklo 4-8 Voda (5 0 ) 78,38 Guma 3, Tekućine Voda (00 0 ) 55,5 Silicij,7 Aceton 0,70 Plinovi (0 0 ) Led (0 0 ) 9,5 Benzen,8 gljični dioksid,00090 Kondenz. papir 4-6 Kloroform 4,7 Zrak,000594 PV,8 Tekući helij (3K),06 Vodik,0007 Pleksi,6 Etanol 4,55 Vakuum,00 ε r µ π permeabilnost vakuuma 7 0 4 0 Tm A Primjeri vrijednosti magnetske indukcije (u blizini polova) Mjesto, uređaj B (T) Mjesto, uređaj B (T) Srce pri otkucaju 0 - Najjači stalni magnet oko Prosječno polje zemlje 4,7 0-5 Supravodički magneti 0 Mali školski magnet 0-3 Najjače trajno polje u laboratoriju 35,5 Mali električni stroj 0,005-0,0 Najjače trenutno polje u laboratoriju 500 Tipični elektromagnet 0, Neke neutronske zvijezde 7 0 8

ELEKTRIČNO POLJE Sadržaj: Naboji i silnice električnog polja, Privlačenje ili odbijanje nekom silom dvaju ili više naboja, Električno polje, homogeno i nehomogeno, Kondenzator, Prijelazne pojave kondenzatora u istosmjernom strujnom krugu, Serijsko i paralelno spajanje kondenzatora.

ELEKTRIČNO POLJE Svaki naboj je izvor (pozitivni naboj) ili ponor (negativni naboj) elektrostatskog polja silnice polja - potencijalnih sila sila prema oulombovom zakonou F Q Q 4 π ε ε r 0 r ε - dielektričnost Q,Q - električni naboji r - udaljenost između naboja Jakost polja oko jednog naboja Q: Q V E π ε ε 4 r m 0 r Q 4 π ε ε r Potencijal u nekoj točki oko jednog naboja Q: ϕ ( V) Napon razlika potencijala 0 r

q + Q q F 4 π ε ε r 0 r sila naboja +Q F r r sila naboja -Q Q q 4 π ε ε r 0 r +Q, -Q - električki naboji r i r - udaljenosti do naboja Rezultanta sila (tangenta)

nehomogeno polje između točkastih naboja različitih predznaka

nehomogeno polje između točkastih naboja jednakog predznaka

utjecaj oblika elektroda na oblik polja najveća koncentracija silnica na istaknutim dijelovima silnice uvijek okomite na površinu nosioca naboja električna probojna čvrstoća proboj izolacije elektrostatički elektricitet (naboj) u praksi opasno elektrostatski elektricitet posljedica gomilanja električnog naboja - efekti ovise o kapacitetu nosioca naboja

Kondenzator

za homogeno električno polje jakost polja napon između naboja / udaljenost E d V m - razlika potencijala l - udaljenost naboj uzrokuje u izolatoru električni tok (količina naboja) Ψ Q ( ) gustoća električnog toka (električni pomak) Ψ Q 4 π ε ε E d 0 r D S S S Ψ D S m Q E 4 π ε ε d 0 r za kuglu 4 π ε ε E d 0 r D ε ε E ε E d r 0 r 4 r π gustoća električnog pomaka razmjerna je jakosti električnog polja ε - dielektrična konstanta /Vm ili As/Vm ε ε 0 ε r ε 0 8, 85 0 9 4 π 9 0 ( As ) Vm

općenito - napon između elektroda a za homogeno električno polje u kondenzatoru ako je jakost polja u kondenzatoru Kapacitet kondenzatora E dd E d V E tada je Q D S ( ) d m Q - količina naboja na kondenzatoru d - razmak među elektrodama u m S - površina dielektrika ili nosioca naboja elektrode u m može se napisati Q ε E S ε S ε d S d odnosno električni kapacitet kondenzatora Q ε S d ( F) kapacitet kondenzatora ovisan samo o dimenzijama i dielektričnoj konstanti materijala između ploča kondenzatora

Energija (rad) uskladišten u nabijenom kondenzatoru trenutna vrijednost struje punjenja kondenzatora i dq dt ukupni naboj kondenzatora Q t i dt 0 energija punjenja kondenzatora da i dt uz dq i dt du slijedi i dt du odnosno da du za punjenje (nabijanje) kondenzatora na napon ukupno je utrošen rad A 0 du W to je energija nabijenog kondenzatora (akumulirana u elektrostatskom polju)

R t R i e τ t - R i e ili punjenje kondenzatora 0 i, 0 0 za, t za R i,, t e t R u pražnjenje kondenzatora 0 za 0 za i, t R i, t e t R u R t R i e τ t - R i e ili Vremenska konstanta ( ) s R τ

Serijsko spajanje kondenzatora i i i Q... Q Q Q Q 3 + + n i... 3 vrijedi slijedeće: što rezultira sa n i n i za dva kondenzatora + i Ekvivalent jednog kondenzatora sa trostruko većim razmakom između ploča

Paralelno spajanje kondenzatora Ekvivalent jednog kondenzatora sa trostruko većom površinom ploča Q n Q i n i Q n i slijedi n i

d d jedan kondenzator dva različita dielektrika - kao dva serijski spojena kondenzatora gustoća električnog toka jednaka u oba dielektrika D ε E ε ε E E E E ε ε ε ε r r + E d + E d

Sadržaj: Magnetski dipol, Magnetsko polje, Sila na vodič protjecan strujom, Magnetiziranje željeza, Magnetski krug, Inducirani napon, Samoindukcija, Elektromagnet MAGNETNO POLJE

MAGNETNO POLJE svako kretanje elektrona izaziva nastajanje orijentiranog magnetnog polja magnetni dipol magnetna orijentiranost pojedinih molekula nema utjecaja na kemijska i tehnička svojstva magnetskog materijala zagrijavanjem iznad neke kritične temperature (točka urrie) gube se magnetna svojstva (Fe 650 700 )

oblik polja ovisi o obliku izvora Oblici i djelovanje magnetnih polja silnice N izlaze S ulaze

homogeno polje

orijentacija polja oko vodiča protjecanog strujom pravilo desne ruke ili pravilo desnog vijka

prikazivanje struje i smjer magnetnog polja oko pojedinog vodiča PRAVILO DESNE RKE

magnetno polje svitka

međusobni utjecaj magnetnih polja približavanje vodiča vodiči dva susjedna namota se privlače - kratki spoj izolacija izložena mehaničkom naprezanju udaljavanje vodiča vodič jednog namota se razvlači - kružni oblik

toroidni svitak nema rasipnog magnetnog toka

na oblik polja utječe i magnetna vodljivost materijala vodljivost mag. polja - magnetna permeabilnost µ B H B - magnetna indukcija (gustoća) (T) Fe mag. vod. Fe >> mag. vod. zraka H - jakost magnetnog polja (intenzitet) (A/m) B Φ S Φ - magnetni tok (Vs) S - presjek magnetne jezgre (m ) I - struja (A) H N Ι l N - broj namotaja svitka l - duljina svitka (m) apsolutna 0 (H/m) µ µ µ r relativna (za zrak ) µ 0 4 π 0 7

Sila u magnetnom polju - (pravilo lijeve ruke) sila ovisi o razlici gustoće silnica magnetnog polja s jedne i duge strane vodiča df B l dx i F B Ι l dx F - sila (N) M F r ( Nm) M - moment r - krak sile (polumjer rotora) (m) sila mehanički rad pretvaranje električne energije u mehanički rad (elektromagneti i elektromotori)

Magnetiziranje željeza Ι H N Ι l ( A ) m

rad magnetiziranja željeza A Ι t da N dφ dι dι Ι dt dt N Ι dφ krivulja histereze rad proporcionalan amperzavojima i magnetnom toku N Ι H l dφ S db N - broj namotaja svitka l - duljina svitka (m) S - presjek magnetne jezgre (m ) µ H A H db H B (J) utrošeni rad je proporcionalan površini krivulje histereze utrošeni rad su gubitci zbog trenja molekula pri promjeni magnetne orjentacije molekula

Magnetni krug - ima ga svaki magnetni izvor Ι magnetni krug samo kroz jezgru B prema slici Φ B S ( Vs) N Ι l uz µ H ( T) ( ) i H A slijedi Φ Ι N µ l S Ι N l µ S m analogija s Ohmovim zakonom Ι /R (Ι Φ ) magnetni otpor Ohmov zakon za magnetni krug R M l µ S magnetni napon V M Ι N H l VM Φ magnetna vodljivost ( H) R R l M M S µ

magnetni krug kroz jezgru i zračni raspor za zračni raspor Ι l j l - l z Φ uz V z Mz V R Mz Mz B µ H Bz l µ 0 z 0 7 B 4π z l magnetni napon za više zračnih raspora i više jezgri z V M ( Az) V M 0 4π analogno Kirchhoffovim zakonima 7 0 4π m k V M m k V Mz k + n i V ( B ) + ( ) z lz H k k j l i ji magnetni napon za jedan n ( ) zračni raspor i više jezgri VM Bz lz + H ji l ji ( Az) 7 l z i n i Mj i

magnetni napon V M Ι N za neki R M (dimenzije i korišteni materijali) te potreban (V M ) struja magnetiziranja ili broj zavoja iz Ι V M N ( A) ili N V M Ι svitak N zavoja, izvor napona,??? presjek žice S v N ρ l sr Ι ρ - specifični otpor (mm /m) l sr - srednja duljina zavoja (m) S V - presjek vodiča (mm ) I - struja magnetiziranja (A) mora biti ispunjeno zaog izbjegavanja pregrijavanja svitka N ρ l sr J d dozvoljena strujna gustoća

Inducirani napon gibanjem vodiča kroz magnetno polje pravilo desne ruke (generatorsko pravilo) u i dφ dt uz dφ B l ds B l v i i ds v dt za gibanje stalnom brzinom okomito na smjer silnica Pretvorba mehaničke energije (gibanje) u električnu energiju (tijek elektrona)

Kretanje vodiča brzinom v ili promjena magnetnog toka u i dφ dt dφ dt za jedan zavoj a za N zavoja: u i N ( V)

Samoindukcija i induktivitet porast I magnetiziranja kroz zavojnicu porast Φ induciranje (suprotstavljanje) potiskivanje I magnetiziranja usporavanje porasta I smanjenje induciranog usporavanje uspostave magnetskog toka samoindukcija napon samoindukcije d Φ d Φ d d u N N i s d t d d d t a L N dφ di za stacionarno stanje vrijedi Φ L N Ι uz Ι N Φ µ S d L N S N µ d R M ( H ) induktivitet (ovisan o geometrijskim svojstvima svitka i magnetskim svojstvima mateijala oko kojeg je zavojnica namotana)

utrošeni rad (gibanje vodiča) induciranje napona da da ui Ι dt uz u i B l ds dt ds B l Ι dt B l Ι dt ds za to potrebna sila F da B Ι l ds ( N) energija magnetnog polja pri samoindukciji da Ι dt is Ι dt LΙ dι akumulirana energija magnetnog polja A S l B H db 0 H B H S l µ H dh ( ) ( ) a za jedinični volumen 3 3 A AVs m, Ws m Energija uskladištena u magnetnom polju zavojnice 0 W L I L S l µ H

Sila privlačenja elektromagneta magnetski krug nastoji skratiti silnice na najmanju duljinu izaziva silu moguć mehanički rad jezgra ako sila primakne kotvu za dh rad da F dh rad je razlika energija stanja da W W W W kotva B S dh H db 0 B S dh H db 0 S B µ 0 S B µ µ 0 r dh dh F energija magnetnog polja za razmak kotve h energija magnetnog polja za razmak kotve h-dh W W S B dh µ µ 0 r

r B S F µ µ 0 ( ) N 0 µ B S F za Fe µ r >>> S - površina jedne od dviju polovica jezgri u m B - magnetna indukcija u T S u - ukupna površina jezgri u m B - magnetna indukcija u T ( ) N 0 µ B S F u

energija polja ovisi o B potrebna energija za povećanje B W H B W B H db dw H db B B db µ µ 0 0 0 za kotvu na udaljenosti h sila F za kotvu na udaljenosti h-dh sila F energija za h energija za h-dh W W h h dh H H B B promjena položaja kotve promjena magnetnog otpora B > B F > F za pomak dh rad po jedinici površine je a energija magnetnog polja povećana za H ( B B ) B µ 0