K O N D E N S A T O R.

1. Pojemność elektryczna.

Na każdym przewodniku przy określonym potencjale możemy zgromadzić ściśle określoną ilość ładunków:

1 Farad to pojemność takiego przewodnika, na którym zgromadzono ładunek 1 C przy potencjale 1V.

Oznaczenia

Q - ładunek zgromadzony; V - potencjał

2. Kondensator.

Jest to układ dwóch przewodników oddzielonych od siebie dielektrykiem, przy czym jeden z nich jest uziemiony. Kondensator działa na zasadzie indukcji.

Kondensator płaski - dwie, równoległe przewodzące płyty z przewodnika oddzielone izolatorem. Jedna z tych płyt jest uziemiona.

3. Pojemność kondensatorów.

3.1. Pojemność kondensatora płaskiego:

Oznaczenia

C - pojemność; e 0 - przenikalność elektryczna próżni; e r - przenikalność elektryczna izolatora oddzielającego okładki; s - powierzchnia okładek;

d - odległość między okładkami.

3.2. Pojemność kondensatora kulistego:

Oznaczenia

C - pojemność; e 0 - przenikalność elektryczna próżni; R - promień kondensatora.

4. Łączenie kondensatorów.

4.1. Łączenie szeregowe kondensatorów.

Ładunek na każdym z kondensatorów jest jednakowy.

Pojemność wypadkowa układu:

Oznaczenia

C - pojemność wypadkowa układu; C1,2,3 - pojemności poszczególnych kondensatorów; U - różnica potencjałów(napięcie); U1,2,3 - różnice potencjałów na poszczególnych kondensatorach; Q - ładunek zgromadzony na każdym kondensatorze;

4.2. Łączenie równoległe kondensatorów.

Napięcie na każdym z kondensatorów jest jednakowe.

Pojemność wypadkowa układu:

Oznaczenia

C - pojemność wypadkowa układu; C1,2,3 - pojemności poszczególnych kondensatorów; U - różnica potencjałów(napięcie); Q1,2,3 - ładunek zgromadzony na poszczególnych kondensatorach;

5. Energia kondensatorów.

Energia zmagazynowana w kondensatorze:

Oznaczenia

C - pojemność kondensatora; U - różnica potencjałów (napięcie);

Q - ładunek zgromadzony na okładkach kondensatora; E - energia;

Polaryzacja elektryczna.

1. Polaryzacja elektryczna.

Polaryzacja elektryczna polega na pojawieniu się na powierzchni dielektryka ładunków o przeciwnych znakach, gdy dielektryk zostanie umieszczony w polu elektrycznym.

Wewnątrz dielektryka powstaje podczas polaryzacji pole elektryczne skierowane przeciwnie do pola zewnętrznego.

2. Wektor polaryzacji elektrycznej:

Oznaczenia

Q - ładunek związany; s - powierzchnia dielektryka; - s wersor (stosunek wektora do jego długości)

Prąd elektryczny stały.

1. Prąd elektryczny.

Jest to ruch swobodnych ładunków wywołany różnicą potencjałów. Potencjał jest ujemny, lecz tego nie zapisujemy - i traktujemy jako dodatni.

2. Nośniki prądu elektrycznego.

subst. przewodząca

nośnik

przewodnik

elektrony walencyjne

elektrolit

jony + i -

gaz

jony i elektrony

półprzewodnik

elektrony i dziury

próżnia

dowolny rodzaj ładunków

3. Natężenie prądu elektrycznego stałego.

Jest to stosunek ładunku przepływającego przez poprzeczny przekrój przewodnika do czasu jego przepływu :

Ładunek ma wartość 1 Culomba, gdy przez przewodnik w czasie 1 sekundy przepłynie prąd o natężeniu 1 Ampera.

Jeden Amper to natężenie takiego prądu, który płynąc w 2 nieskończenie cienkich, długich, umieszczonych w próżni, równoległych przewodnikach wywołuje oddziaływanie tych przewodników na siebie siłą Newtona na każdy metr długości (zob. pkt. 22.8).

4. Kierunek przepływu prądu.

Na segmentach elektrycznych określamy umowny kierunek przepływu prądu: do + do -.

Rzeczywisty kierunek przepływu prądu :

od - do +.

5. Elementy obwodów elektrycznych.

6. Opór elektryczny.

6.1. Opór elektryczny.

Opór elektryczny to wynik oddziaływania elektronów przewodnictwa z jonami sieci krystalicznej.

,

Opór elektryczny ma wartość 1 W gdy natężenie przy napięciu =1 V ma wartość 1 A.

Oznaczenia

R - opór; z - opór właściwy (cecha charakterystyczna substancji); l - długość przewodnika; s - pole powierzchni przekroju poprzecznego przewodnika; R0 - opór w danej temperaturze; a - temperaturowy współczynnik oporu (cecha charakterystyczna substancji); D T - różnica temperatur (| R-R0| );

6.2. Łączenie oporów elektrycznych.

a) Łączenie szeregowe:

Oznaczenia

R- opór wypadkowy układu; C1,2,3 - opory poszczególnych oporników; U - różnica potencjałów(napięcie); U1,2,3 - różnice potencjałów na poszczególnych kondensatorach;

b)Łączenie równoległe:

Oznaczenia

R - opór wypadkowy układu; R1,2,3 - opory poszczególnych oporników; U - różnica potencjałów(napięcie); I1,2,3 - natężenia prądu na poszczególnych kondensatorach;

7. Prawo Ohma.

7.1. Prawo Ohma.

Natężenie prądu zależy wprost proporcjonalnie od napięcia:

Prawo Ohma jest spełnione tylko wtedy, gdy opór nie zależy od napięcia ani od natężenia prądu.

Oznaczenia

R - opór; U - różnica potencjałów(napięcie); I - natężenie prądu

7.2. Prawo Ohma dla obwodu zamkniętego

Prawo Ohma dla obwodu zamkniętego:

Oznaczenia

R - opór całkowity ogniwa; e - siła elektromotoryczna ogniwa; I - natężenie prądu; rW - opór wewnętrzny ogniwa.

8. Prawa Kirchhoffa.

8.1. Pierwsze prawo Kirchhoffa.

Suma natężeń wchodzących do węzła sieci elektrycznej jest równa sumie natężeń prądów wychodzących z punktu węzłowego.

8.2. Drugie prawo Kirchhoffa.

Stosunek prądów płynących przez poszczególne gałęzie sieci elektrycznej jest równa odwrotności oporu w tych gałęziach :

Oznaczenia

R1,2 - opory poszczególnych gałęzi układu; I1,2 - natężenia prądu w poszczególnych gałęziach układu;

8.3. Drugie prawo Kirchoffa dla obwodu zamkniętego.

Suma sił elektromotorycznych w oczku jest równa sumie spadków napięć na wszystkich oporach w tym oczku:

Oznaczenia

R - opory poszczególnych oporników; I - natężenia prądu w poszczególnych opornikach; n - ilość sił elektromotorycznych; j - ilość spadków napięć; e - siła elektromotoryczna

 

 

9. Mostek elektryczny.

Opory dobiera się tak, by przez woltomierz nie płynął prąd elektryczny - wtedy mostek jest zrównoważony.

Oznaczenia

R1,2,3,4 - opory poszczególnych oporników.

10. Praca prądu elektrycznego stałego.

Praca :

Oznaczenia

W - praca; R- opór; U - różnica potencjałów(napięcie); T - czas przepływu; I - natężenie; Q - całkowity ładunek, który przepłynął;

11. Moc prądu elektrycznego stałego.

Moc :

Oznaczenia

P - moc; W - praca; U - różnica potencjałów(napięcie); T - czas wykonywania pracy; I - natężenie;

12. Prawo Joula-Lenza.

Ilość wydzielonego ciepła na przewodniku jest równa pracy prądu elektrycznego, jaką on wykonał podczas przejścia przez obwód: .

Jeżeli w obwodzie zmienia się temperatura, to ciepło liczymy wg. wzoru :

Oznaczenia

Q - Ilość wydzielonego ciepła na przewodniku; W - praca; M - masa; c - ciepło właściwe (cecha charakterystyczna danej substancji); D T - zmiana temperatury

13. Sprawność urządzeń elektrycznych.

Sprawność urządzenia elektrycznego:

Oznaczenia

h - sprawność urządzenia elektrycznego; PZ - moc zużyta do przez urządzenie; PP - moc pobrana przez urządzenie

14. Siła elektromotoryczna ogniwa.

Miarą SEM ogniwa jest różnica potencjałów między elektrodami gdy nie czerpiemy prądu elektrycznego: .

SEM ogniwa jest równa stosunkowi energii, jaka zamieni się z formy chemicznej na elektryczną do ładunku jednostkowego.

Oznaczenia

W - praca; e - siła elektromotoryczna ogniwa; Q - ładunek jednostkowy

15. Prawa elektrolizy Faradaya.

15.1. Pierwsze prawo elektrolizy Faradaya.

Masa jonów wydzielonych na elektrodzie podczas elektrolizy jest proporcjonalna do natężenia prądu płynącego przez elektrolit i czasu jego przepływu - czyli jest proporcjonalna do ładunku przeniesionego w czasie przez elektrolit :

Oznaczenia

Q - ładunek przeniesiony przez elektrolit; k - elektrochemiczny równoważnik substancji (cecha charakterystyczna substancji); I - natężenie prądu; T - czas przepływu prądu

15.2. Drugie prawo elektrolizy Faradaya.

Drugie prawo elektrolizy Faradaya :

Oznaczenia

k1,2 - elektrochemiczny równoważnik substancji (cecha charakterystyczna substancji); R1,2 - gramorównoważniki substancji (cecha charakterystyczna danej substancji)

15.3. Gramorównoważnik substancji.

Jest to stosunek masy molowej do wartościowości:

Oznaczenia

R - gramorównoważniki substancji (cecha charakterystyczna danej substancji); M - masa molowa; w - wartościowość

15.4. Stała Faradaya.

Jest to stosunek gramorównoważnika danej substancji do elektrochemicznego równoważnika danej substancji:

Oznaczenia

F - stała Faradaya; k - elektrochemiczny równoważnik substancji (cecha charakterystyczna substancji); R - gramorównoważniki substancji (cecha charakterystyczna danej substancji).