Vprašanja (fizika)

[barbi.a96]

Pripravljam se za ocenjevanje. Trenutna snov je elektrika ipd.
Zanimajo me te stvari (če bi mi znal kdo obrazložiti):
1) Kako deluje prevodnik in kako izolator?
Vem, da se pri prevodniku elektroni zgostijo, kjer silnice vstopajo, protoni pa kjer izstopajo. Notri se polje izniči. Torej to pomeni, da gre polje skozi to? Za izolator smo omenjali el. polje dipola, ki oslabi vpliv zunanjega el. polja.
2) Ko polnimo kondenzator, kako se spreminja napetost in zakaj? Vem, da narašča. Samo ne vem, če zaradi tega ker je vedno več naboja...
3) ne vem če je to razumno vprašanje: Kdaj se el.energija pri polnjenju ne spreminja?
4)Pa mogoče, kaj splošnega o prostorninski gostoti el. energije?

Lep večer

[Aniviller]

Hja ta vprašanja so zelo mahanje z rokami
1) Kot prvo, reci "pozitiven naboj". Ker protoni ne gredo nikamor. Samo pomanjkanje elektronov povzroči, da je tam prevladujoči naboj pozitiven. Sicer je glavna lastnost prevodnikov, da je naboj prosto gibljiv. Tako da res, naboj se porazdeli tako, da v notranjosti polja ni. Pri izolatorju tega luksuza nimaš. Pri izolatorju so pa elektroni "na povodcu" in se lahko samo malo izmaknejo iz ravnovesne lege (snov se polarizira).
2) No to ti pove zveza e=C*U. Napetost je vedno kar sorazmerna z nabojem. Več naboja, več napetosti. Sicer pa je odvisno kako polniš. Običajno smatraš, da polniš čez nek znan upor - napajalni napetosti se napetost na kondenzatorju približuje eksponentno, s karakterističnim časom, ki ga definirata kapaciteta kondenzatorja in upor upornika.
3) Energija v kondenzatorju (CU^2/2) se povečuje, ko se kondenzator polni. Ko je poln, pač ne narašča več. Mogoče je mišljena kakšna druga stvar, pa je vprašanje nerodno zastavljeno.
4) No pač sorazmerna je s kvadratom električnega polja, med drugim pa pove tudi nekako koliko energije je bilo vloženo v postavitev polja. Za kaj več pa ne vem koliko je mišljeno da bi znali

[pilot]

2. Napetost je lastnost polja katera ti pove koliko energije pridobi ali izgubi (odvisno od predznaka) nek testni elektron ko preleti le to napetost. Energija je tesno povezana z silo katero "čuti" ta elektron (saj veš delo je sila krat pretečena pot), elektrostatična sila pa je seveda zelo odvisna od prisotnega naboja na kondenzatorju (Coulombov zakon). Iz te povezave lahko sklepaš direktno povezavo z polnenjem kondenzatorjem in napetostjo.

http://sl.wikipedia.org/wiki/Coulombov_zakon
http://sl.wikipedia.org/wiki/Elektri%C4%8Dna_napetost


3. Logično sklepaj iz mojega odgovora (2) .
4. Logično sklepaj iz mojega odgovora (2).

[barbi.a96]

Najlepša hvala za odgovore
Imam pa še eno vprašanje.
Kdaj je napetost med dvema točkama enaka 0? Je to, ko je E=0, cos=0, kako pa je s tisto potjo? To je iz enačbe: U=E x s x cosΦ

[Aniviller]

* Kadar sta točki na istem električnem potencialu
* Kadar ima nabit točkast delec v teh dveh točkah enako energijo (in torej za premik iz ene v drugo ni potrebno nobeno delo)
* Kadar je integral E po katerikoli poti med točkama enak 0
...

Seveda so vse tri izjave popolnoma ekvivalentne. Integral v zadnji izjavi je itak kar napetost, delo za premik nabitega delca je pa itak e*U.

Tisto z nekimi kosinusi raje pozabi. Izraz, ki ga navajaš, velja samo na neskončno majhni poti (ali pa v ekstremno posebnem primeru, ko je polje konstantno, in pod konstantnim kotom glede na pot). V resnici gre za \(\int_A^B \vec{E}\cdot {\,\rm d}\vec{s}\), razpisovanje skalarnega produkta samo zasvinja izraz, kdo pa hoče s koti delat...

[pilot]

* Kadar sta točki na istem električnem potencialu
* Kadar ima nabit točkast delec v teh dveh točkah enako energijo (in torej za premik iz ene v drugo ni potrebno nobeno delo)
* Kadar je integral E po katerikoli poti med točkama enak 0
...

Primer slike ekvipotencijalnih ploskev.

Recimo da imamo točki 1 in 2, kateri označujeta dva potencijala v našem polju. Poglejmo kakšna je napetost med 1 in 2 točko kateri ležita na isti ekvipotencijalni ploskvi. \(\Delta U=U_{2}-U_{1} =\int_1^2 \vec{E}\cdot {\,\rm d}\vec{s}\) ker pa je \(U_{2}=U_{1}\) sledi da je \(\Delta U=U_{2}-U_{1}=0\). Razlika napetosti je odvisna samo od končne in začetne točke, če poznaš vrednosti potencijala v svojem polju. Če potencijale ne poznaš je ponavadi najbolje če izračunaš razliko napetosti kot silo krat pretečeno pot se pravi da je treba uporabiti integral \(\int_1^2 \vec{E}\cdot {\,\rm d}\vec{s}\). Če pogledaš integral je napetost "delo za en elektron" enaka nič ko ne naredimo nobene poti ali pa takrat ko je sila na elektron "E" enak 0. Upam da je zdaj kaj bolj jasno.

[barbi.a96]

Kako vem, da je zrnce, ki lebdi v homogenem el.polju,usmerjenem navpično navzgor pozitivno nabito? Vem, da njegova el. sila deluje v smeri silnic E. In kaj bi se zgodili, če bi bilo zrnce negativno nabito? :/

[Aniviller]

Na pozitivni naboj deluje sila v smeri el. polja, na negativni pa jasno v ravno obratno smer (torej bi ga "zabilo" v tla).

[barbi.a96]

Pozdravljeni! Spet se obračam na vas z nekaj vprašanji?
1) Glede el. upora: Zakaj je upor večji, če vzamemo daljši in tanjši prevodnik?
2) Ko večamo merilno območje ampermetra in voltmetra. Zakaj mora biti notranji upor ampermetra čim manjši, notranji upor voltmetra pa čim večji? ( Je zato,da steče skozi ampermeter čimveč toka? ):)

[Aniviller]

1) No to je tko očitno, da že težko razložiš. Če je debelejši, pol je isto kot da jih daš več vzporedno (snop več žic) in to jasno spusti čez več toka kot ena sama. Torej imajo tanjše žice večji upor kot debelejše. Iz tega tudi zveš, da je sorazmernostni faktor ploščina preseka. Pri dolžini pa lahko tudi sklepaš po logiki - daljšo pot imaš po upornem sredstvu. Je pa fino, da si pogledaš ohmov zakon in spet ugotoviš, da je isto kot več zaporednih žic. Seveda ne vem ali je mišljeno, da že poznaš obnašanje vezij iz uporov, ali moraš to po logiki izpeljat.

2) Odgovor na oboje je, da ne spremenita vezja, ki ga merita. Noben merilni inštrument idealno ne sme vplivat na vezje, sicer izmeriš nekaj drugega kot na originalnem vezju. Ampermeter meri tok, torej mora biti vezan direktno v vezje (zaporedno), saj sicer tok skozi njega ne bi tekel. Ampak po drugi strani ne sme dodat nič upora, saj bi s tem zmanjšal tok skozi vezje. Obratno je z voltmetrom: voltmeter meri napetost med poljubnima dvema točkama v vezju. Torej mora bit vezan med tisti dve točki, ki te zanimata (in to je avtomatsko vzporedna vezava). Ampak s tem spet spremeniš vezje - če bi karkoli teklo skozi, bi pri vzporedni vezavi spremenilo nadomestni upor in bi vse šlo narobe (predstavljaš si, da bi se tok raje preusmeril skozi voltmeter in ne bi več tekel tam kot je tekel pred meritvijo).

[barbi.a96]

Hvala za odgovor Nekaj še me zanima. Kako sta povezana električni tok in magnetno polje? Je kaka razlaga zakaj in kako?

[Aniviller]

Električni tok v neki smeri povzroča magnetno polje, ki kroži okrog toka (jakost pada z razdaljo od žice). Razlaga? No tukaj smo pa na eni izmed tako osnovnih resnic narave, da je edina pametna razlaga "zato ker tako pač je". Gre za naravo elektromagnetnega polja, pač živimo v vesolju, kjer je tako

[barbi.a96]

Spet vprašanje☺
1. Kako je 2.Kirchoffov zakon povezan z ohranitvijo energije?
2. Zakaj ne magnetno polje v tuljavi homogeno?

[Aniviller]

1. električni potencial pove energijo nabitega delca. Če vsota napetosti ni 0, lahko nabit delec pripelješ po tokokrogu nazaj v isto točko in ima drugo energijo kot na začetku. Ni pa to dober dokaz ker v primeru spremenljivega magnetnega polja je ravno 2. Kirchhoffov zakon kršen.

2. Hm... ma popolna neskončno dolga tuljava z neskončno tesno navitimi ovoji ima homogeno polje. Če si predstavljaš s silnicami, pač vse silnice potekajo vzporedno notri, ne morejo nikamor zavit. Na robovih tuljave pa se magnetno polje razpne v okoliški prostor in s tem dobiš razhajanje silnic in spremembe v smeri in jakosti magnetnega polja.

[shanon]

Imam vprašanje.

Imamo tuljavo po kateri teče električni tok. Silnice magnetnega polja pa s to tuljavo oklepajo kot 62 stopinj. Zanima me zakaj se moramo orientirati na pravokotnico in uporabiti kot 28 stopinj, v enačbi za izračun magnetnega navora?

Tukaj je celotna naloga:

Tuljavo s prečnim presekom 40 cm2 sestavlja 200 ovojev, po katerih teče električni tok. Tuljava je v homogenem magnetnem polju gostote 250 mT, ki je vzporedno ravnini ovojev tuljave. Kolikšen tok mora teči skozi tuljavo,
da nanjo deluje magnetni navor 1 Nm? Kolikšen navor pa deluje nanjo, ko oklepa ravnina ovojev s silnicami magnetnega polja kot 62°? (5,0 A; 0,47 Nm)