Wykład VIIIa ELEKTROMAGNETYZM

Równania Maxwella (prawo Gaussa) (prawo Faradaya) (prawo Ampera-Maxwella)

ŁADUNEK n p Cząstka  elektron: -e = -1.610-19 C proton: e = 1.610-19 C neutron: 0 C

Prawo Coulomba

Wektor natężenia pola elektrycznego Od pojedynczego ładunku: Od układu ładunków:

Linie sił pola elektrycznego Są to linie styczne do wektora pola elektrycznego. Np: Q -Q kierunek linii sił jest taki jak kierunek wektora pole elektrycznego Liczba linii na jednostkę powierzchni jest proporcjonalna do natężenia pola.

Strumień wektora pola

Prawo Gaussa dla pola elektrycznego + Strumień pola elektrycznego przez powierzchnię zamkniętą jest proporcjonalny do ładunku znajdującego się w objętości zamkniętej tą powierzchnią: Gdzie eo jest przenikalnością dielektryczną próżni.

Potencjał elektryczny Potencjał elektryczny w pewnym punkcie jest zdefiniowany poprzez energię potencjalną, którą posiada ładunek elektryczny q umieszczony w tym punkcie: Jednostka – V ( wolt) Punkty o tym samym potencjale tworzą powierzchnię ekwipotencjalną. V Uwaga! Napięcie tj. różnica potencjałów w dwóch punktach

Potencjał i wektor natężenia pola elektrycznego + +

Ładunek elektryczny w jednorodnym polu elektrycznym + - x +

Lampa oscyloskopowa

Przewodnictwo a) Izolatory – nie ma swobodnych nośników ładunku b) Metale – istnieją takie ładunki c) Półprzewodniki (Si, Ge, GaAs, InSb, CdTe ), swobodnych nośników jest mniej niż w metalu d) W nadprzewodnikach nośniki poruszają się bez rozpraszania.

metal

Przewodniki w stanie równowagi elektrostatycznej Ładunek gromadzi się na powierzchni Gęstość ładunku jest większa w punktach o mniejszym promieniu krzywizny Wewnątrz przewodnika pola jest równe zeru Na zewnątrz przewodnika wektor pola elektrycznego jest prostopadły do jego powierzchni i ma wartość /0. ( - gęstość powierzchniowa ładunku) Powierzchnia przewodnika w stanie równowagi jest powierzchnią ekwipotencjalną.

Prąd elektryczny

Pole magnetyczne

Wektor pola magnetycznego Wektor pola magnetycznego w punkcie definiuje się poprzez siłę magnetycznego oddziaływania na naładowaną cząstkę umieszczoną w tym punkcie, poruszającą się z prędkością B + v F

Prawo Gaussa dla pola magnetycznego Strumień pola magnetycznego przez powierzchnię zamkniętą (Gaussa) jest równy zero: N

Prawo indukcji Faraday‘a Przykład: pole B rośnie

Prawo indukcji Faraday‘a W obwodzie zamkniętym siła elektromotoryczna indukcji jest równa szybkości zmian strumienia pola magnetycznego: N B E

Prawo Ampera-Maxwella Cyrkulacja wektora pola magnetycznego wokół konturu zamkniętego jest równa sumie prądu przewodnictwa i prądu przesunięcia przepływających przez powierzchnię ograniczoną tym konturem. E I B Zmienne w czasie pole elektryczne oraz prąd stały są źródłem wirującego pola magnetycznego Współczynnik proporcjonalności nazywa się przenikalnością magnetyczną próżni.