1. SI mértékegységrendszer

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "1. SI mértékegységrendszer"

József Barta
7 évvel ezelőtt
Látták:

1 I. ALAPFOGALMAK

2 1. SI mértékegységrendszer Alapegységek 1 Hosszúság (l): méter (m) 2 Tömeg (m): kilogramm (kg) 3 Idő (t): másodperc (s) 4 Áramerősség (I): amper (A) 5 Hőmérséklet (T): kelvin (K) 6 Anyagmennyiség (n): mól (mol) 7 Fényerősség (I v ): kandela (cd)

3 1. SI mértékegységrendszer Származtatott egységek Az SI-alapegységek hatványainak szorzataként vagy hányadosaként képezhetők a megfelelő mennyiségekre vonatkozó fizikai egyenletek alapján. Pl.: frekvencia Hz = 1/s nyomás P = F/A [pascal] 1Pa=1N/m 2

4 2. A villamos kölcsönhatás Atomok és elemi részecskék Molekula: Az anyagoknak az a legkisebb része, amely fizikai módszerekkel anyagi tulajdonságainak megváltoztatása nélkül tovább nem osztható. Atom: Az anyag legkisebb részecskéje, amelyre a molekula kémiai módszerekkel még felbontható. Az atom részei: elektronburok atommag

5 2. A villamos kölcsönhatás Azonos polaritású részecskék taszítják egymást, ellentétes polaritású részecskék pedig vonzzák egymást!

6 2. A villamos kölcsönhatás A villamos töltés Az elektronok és protonok villamos kölcsönhatást mutatnak, tehát van elektromos töltésük. A neutron villamos kölcsönhatást nem mutat, vagyis nincs töltése. Az elemi töltés egy elektron töltése: e = 1, C [coulomb] 1 C annak a gömbnek a töltése, amely egy tőle 1m távolságban elhelyezett azonos töltésű gömbre légüres térben N erővel hat.

7 2. A villamos kölcsönhatás Atomok, Ionok, Elektronok Atom: villamosan semleges (villamos töltése nincs). Ion: olyan atom, amelyben a pozitív és a negatív töltések nincsenek egyensúlyban, tehát villamos töltése van. Pozitív ion: elektronhiányos. Negatív ion: elektrontöbbletes. Elektron: rugalmas, töltéssel (negatív) és tömeggel rendelkező gömbnek tekintjük. Ezzel nem magát az elektront, hanem csak az elektronnak az áramköri jelenségek során mutatott viselkedését modellezzük.

8 2. A villamos kölcsönhatás Töltésszétválasztás Különböző anyagi minőségű testek súrlódásakor töltésszétválasztás jön létre. Dörzsöléskor nem állítunk elő villamos töltéseket, csupán szétválasztjuk azokat. Pl.: gumi-üvegrúd (-, +)

3. A szilárd anyagok és az áramló töltés kölcsönhatása Töltésáramlás szilárd anyagokban Villamos áram: mozgásban lévő villamos töltések Töltéshordozó: elmozdulásra, áramlásra képes töltések

9 3. A szilárd anyagok és az áramló töltés kölcsönhatása Töltésáramlás szilárd anyagokban Villamos áram: mozgásban lévő villamos töltések Töltéshordozó: elmozdulásra, áramlásra képes töltések Szilárd anyagokban ezek az elektronok A kristályszerkezet Kristályszerkezet: az atomok meghatározott térbeli alakzatban helyezkednek el, kristályrácsot alkotnak (fémek, grafit, szilícium Si, germánium Ge)

10 3. A szilárd anyagok és az áramló töltés A vezetési elektronok iránya A vegyérték (valencia) elektronok valamilyen energia (pl. hő) hatására leválnak az elektronhéjról. Ezeket nevezzük vezetési elektronoknak. Rendezetlen hőmozgást végeznek.

11 3. A szilárd anyagok és az áramló töltés iránya Vezetők, szigetelők, félvezetők Vezetők: szabad elektronokkal rendelkeznek (pl. Ag, Cu, Au, Al) Szigetelők: nem rendelkeznek szabad elektronokkal (pl. műanyagok, gumi, csillám, üveg) Félvezetők: vezetőképességük a vezetők és a szigetelők közé esik. (pl. Si, Ge)

12 Sávszerkezet

13 4. A villamos áramkör A villamos áramkörök alapsémája A réz kevésbé oldódik, ezért pozitívabb. A cink jobban oldódik, több pozitív ion távozik el belőle, tehát negatívabb, mint a réz. Az ellentétes töltéseket szétválasztó erő, (elektromotoros erő) egyenlő a szétválasztott töltések közötti vonzóerővel.

14 4. A villamos áramkör A villamos áramkörök alapsémája A vezetéken megindul az elektronok áramlása és kiegyenlítődése. Amennyiben a kiegyenlítődés és a töltésszétválasztás mértéke megegyezik, akkor az áramlás állandó. A villamos áram az elektronok rendezett mozgása.

15 4. A villamos áramkör Energiaátalakulások az áramkörben, a villamos energia A töltések szétválasztásához munkavégzés szükséges, vagyis szétválasztáskor nagyobb energiájú állapotba hozzuk a töltéseket. Villamos energia: a töltéseknek a szétválasztottság állapotából adódó energiája.

16 4. A villamos áramkör A villamos áramkörök energiamodellje Az átalakítás során veszteségek lépnek fel.

17 4. A villamos áramkör Feszültség, áramerősség, ellenállás energiaforrás töltésáramlás jellemzése fogyasztó Az energiaforrást az általa előállított töltéskiegyenlítő hatás nagyságával a feszültséggel jellemezzük. Jele: U [V] (Volt) A töltésáramlást (villamos áramot) az áramerősséggel jellemezzük. Jele: I (Intenzitás) [A] (Amper) A fogyasztót az áramlást korlátozó hatásával az ellenállással jellemezzük. Jele: R (rezisztencia) [Ω] (Ohm)

18 4. A villamos áramkör Áramköri alapelemek Ideális feszültséggenerátor: belső ellenállása 0 Ideális áramgenerátor: belső ellenállása Rövidzár: R=0, U=0V Szakadás: R=, I=0A

19 5. Áramköri alapmérések, alapmennyiségek fogalma Az áramerősség fogalma, mérése Az áramerősség Az áram folyik!!! I=Q/t [A] A vezető keresztmetszetén időegység alatt átáramlott töltés. 1A=1C/1s 1A=10 3 ma=10 6 A=10 9 na=10 12 pa 1 A=10-3 ma=10-6 A

20 5. Áramköri alapmérések, alapmennyiségek fogalma Az áramerősség fogalma, mérése Az áramerősség mérése Az ampermérő bekötése: sorosan a fogyasztóval! Az ampermérő ellenállása: kicsi legyen a fogyasztóéhoz képet.

21 5. Áramköri alapmérések, alapmennyiségek fogalma A feszültség fogalma, mérése A feszültség A feszültség esik!!! U=W/Q [V] A feszültséget a szétválasztott töltés által képviselt energiával és a szétválasztott töltésmennyiséggel adhatjuk meg. A feszültség, mindig két pont között értelmezhető. 1V=1J/1C 1V=10 3 mv=10 6 V=10 9 nv=10 12 pv 1 V=10-3 mv=10-6 V

22 5. Áramköri alapmérések, alapmennyiségek fogalma A feszültség fogalma, mérése A feszültség mérése A feszültségmérő bekötése: párhuzamosan a fogyasztóval! A feszültségmérő ellenállása: nagy legyen a fogyasztóéhoz képet.

23 5. Áramköri alapmérések, alapmennyiségek fogalma Az ellenállás és a vezetés fogalma Az ellenállás R=U/I [ ] A fogyasztó áramkorlátozó hatása. Egységnyi áram áthajtásához szükséges feszültség. 1 =1V/1A 1 =10-3 k =10-6 M =10-9 G =10-12 T 1k =10 3 1M =10 6 1G =10 9 1T =10 12

24 5. Áramköri alapmérések, alapmennyiségek fogalma Az ellenállás és a vezetés fogalma A vezetés G=1/R (konduktancia) [S] (Siemens) A fogyasztó áramvezető képessége. 1 S=1/1, 1S=1A/1V 1S=10 3 ms=10 6 S 1 S=10-3 ms=10-6 S

25 Példák 5. Áramköri alapmérések, alapmennyiségek fogalma 1. Példa U=4,5V, I=0,1A R=?, G=? 2. Példa G=10mS R=?

26 Példák 5. Áramköri alapmérések, alapmennyiségek fogalma 1. Példa U=4,5V, I=0,1A R=?, G=? Megoldás: R=U/I=4,5V/0,1A=45 G=1/R=1/45 =0,02222S=22,22mS 2. Példa G=10mS R=? Megoldás: R=1/G=1/ S=0, =100

Hasonló dokumentumok

Elektromos töltés, áram, áramkör

Elektromos töltés, áram, áramkör Az anyagok szerkezete Az anyagokat atomok, molekulák építik fel, ezekben negatív elektromos állapotú elektronok és pozitív elektromos állapotú protonok vannak. Az atomokban