KISÉRLETI FIZIKA Elektrodinamika 4. (III. 4-8.) I + dq /dt = 0

Átírás

1 ELTE I.Fizikus 004/005 II.félév Árm (I), mozgó töltések: KISÉRLETI FIZIKA Elektrodinmik 4. (III. 4-8.) I dq /dt = 0 (Időegység ltt kiármló töltés) Mértékegysége: I = A = C / s Típusi: = konduktív (vezetési) e - = konvektív (diszkrét ion) ion Ármsűrűség ( j ) j n = di /da (Felületegységen, időegység ltt kiármló töltés) j da = I ( j irány felület normálisánk irány!) da (kifelé pozitív) q ent q ki q ki q ent = 0 I ki dq ent /dt = 0 /t, hol dq ent = dv j da ( /t ) dv = 0 div j / t = 0 kontinuitási egyenlet. ( itt térfogti töltéssűrűség) A dv vdt j j = v Konvektív (homogén) ármlásn: j A = I = dq / dt = dv/dt = (vdt A)/dt j = v

2 Töltések mozgás nygn: j = j (E) E kihúzz töltéseket. E I = j A A = E l l j I = I () összefüggések. Lineáris összefüggés: = I R E = j j = E ( néh tenzor) I ohmos ellenállás villnykörte (melegszik) diód Közeghtárán z ármvonlk (j) töréstörvénye: j j E t = E t és j n = j n ; j t = j t / = tg /tg = / ( itt fjlgos ellenállás) rot E = 0 és div j = 0 E ds = 0 j da = 0

3 . Vezetés. Fémek. Szuprvezetők.3 Elektrolitok - (neg. elektród) (poz. elektród) fém fém - Elektronok mozognk (sk): m v = F = e E v = (e E /m) t ; v = (e E /m) j = v = (e /m) E = E = n (e /m) Néh elfogy z oldtól z nyg (z ion). elektrolit.4 Szilárd elektrolitok (szuperionos vezetők) Ag I.5 Félvezetők elektron lyuk A pozitív ion ( lyuk) nem elektronhiányos tom, hnem z elektronhiány (tommg nélkül) mg mozog, ezért kise tömegű, tehát mozgékony! Mozgékonyság () : v = E v = E ; v - = - E j = v - v - = ( - - ) E = ( - - ) = e (n n - - ).6 Szigetelők.7 Gázok (gázkisülések, demonstráió).8 Vákuum (hideg - meleg emisszió) Legtö megjelenés (drótok, ellenállások, telepek) Drótok R kisi 0 Ellenállások = I R Telepek (Az Є elektromotoros erő), zz független I től. 3

4 . Mi telep? Vlmi töltéseket tér ellenéen mozgtj.... Pelletron. Megosztásos gép (Thompson) 0 - villám.3 Szárzelem (Le Clnhé) Szén(C) NH 4 Cl H Zn Cink(Zn) Zn Zn e - Zn HCl e - = ZnCl H A Zn oldódni kr! (Az oldt u.i. nins ink, konentráió kiegyenlítődése z új hjtóerő.) Csk úgy tud oldódni, h lemezről szén- (pozitív)-elektródhoz megy (szemen z elektromos térrel!). Csk ott, szén felszínén tudj átdni z elektronját z oldt H ionjánk. A szénelektródát (szénporrl kevert) rnkő (MnO ) veszi körül, hogy fejlődő hidrogént (H ) -t zonnl vízzé oxidálj (és így nem távozik el gáz, hnem oldtn mrd). (Є Zn HCl =.5 V). A Zn fogy, rnkő oxigént veszít: MnO H = MnO H O; z mmóniumklorid oldt hígul, következésképpen z elem kifárd. 3. Termoelem Két fém érintkezéskor köztük feszültség keletkezik, kontktpoteniál () (A fémenként eltérő elektronkonentráió kiegyenlítődése hjtóerő) Önmgán nem mérhető /zárt ármkören/, de hőmérsékletfüggő! Ni NiCr (T = T esetén árm nins!) I Melegítésre változik helyzet, mert (T ) (T ), h T T! Az Seeek együtthtó jellemzi ezt hőmérsékletfüggést: = /T. (vgy termofeszültségi együtthtó). (Az nygi minőségtől függ, Ni és NiCr között kedvezően ngy különség!) 4

5 Termofeszültségi effektust áltlán hőmérsékletmérésre hsználják (termoelem): ( T dr r grd T dr T ) ( T T dr T r grd T dr T ) ( T grd T dr T grd T dr... T ) ( T ) ( T T ) grd T dr... Tehát pl: NiCr-Ni = ( Ni - NiCr ) T, hol ( Ni - NiCr ) = 40 V / o C. I=40A Fe T meleg (400 o C) gázláng Cu konstntán = 6 mv T hideg Fe (0 o C) 5 kg vízhűtés A gázlánggl melegített hosszú rézrúd - konstntán termoelemen hőmérsékletgrdiens következtéen ( kis telepfeszültség ellenére is) ngy árm folyik, mely lágy-vslpokt ngy (mágneses) erővel szorítj egymáshoz. 4. Fotoelem elektron fény Kvntummehniki effektus. A fényen (dinmikus elektromosmező) rejlő energi következtéen lépnek ki z elektronok fémől vákuum (z elektroszttikus tér ellenéen) /gerjesztés/. 5. Kirhhoff törvények R R R 3 R 4 R 5 R 6 R 7 Csomóponti törvény (kontinuitási egyenlet): I i 0 j d A 0 i Ármköri törvény (hurok törvény): i Ii Ri E d s 0 i i 5

6 T R R R R 3 R I R R T Soros kpsolás (eredője): R e R R Párhuzmos kpsolás (eredője): R R R e Thevenin tétel, Norton tétel: Lineáris hálóztok (négypólus helyettesítése) I T R I R T R I R T I I 6. Árm és teljesítmény W = q = Q W = P = I = I R = /R (teljesítmény) 6