U različitim sredinama nositelji električne struje su različite nabijene čestice.
Električno polje u mediju je neophodno stvoriti usmjereno kretanje slobodnih naboja. Kao što je poznato, po naboju q u električnom polju jakosti E sila djeluje F= q* E,što prisiljava slobodne naboje da se kreću u smjeru električnog polja. Znak postojanja električnog polja u vodiču je postojanje razlike potencijala između bilo koje dvije točke vodiča, tj.
Međutim, električne sile ne mogu održavati električnu struju dugo vremena. Usmjereno gibanje električnih naboja nakon nekog vremena dovodi do izjednačavanja potencijala na krajevima vodiča i, posljedično, do nestanka električnog polja u njemu.
Za održavanje struje u električnom krugu osim Coulombovih sila moraju djelovati i sile na naboje neelektrični priroda (vanjske sile).
Uređaj koji stvara vanjske sile, održava razliku potencijala u strujnom krugu i pretvara različite vrste energije u električnu energiju, naziva se izvor struje.
Za postojanje električne struje u zatvorenom krugu potrebno je u njega uključiti izvor struje.
Glavne karakteristike:
1. Snaga struje - I, mjerna jedinica - 1 A (Amper).
Jačina struje je vrijednost jednaka naboju koji teče kroz presjek vodiča u jedinici vremena.
Formula (1) vrijedi za istosmjerna struja, kod koje se jakost i smjer struje ne mijenjaju s vremenom. Ako se jakost struje i njezin smjer mijenjaju s vremenom, tada se takva struja naziva varijable.
Za klima uređaj:
I = lim Dq/Dt, (*)
Dt - 0
oni. I = q", gdje je q" derivacija naboja u odnosu na vrijeme.
2. Gustoća struje je j, mjerna jedinica je 1 A/m 2 .
Gustoća struje je vrijednost jednaka jakosti struje koja teče kroz jedan presjek vodiča:
3. Elektromotorna sila izvora struje - emf. (e), jedinica je 1 V (Volt). E.m.f. je fizikalna veličina jednaka radu vanjskih sila pri kretanju duž električnog kruga s jednim pozitivnim nabojem:
e = A st. /q .(3)
4. Otpor vodiča - R, mjerna jedinica - 1 Ohm.
Pod djelovanjem električnog polja u vakuumu slobodni naboji bi se ubrzano kretali. U tvari se prosječno jednoliko gibaju jer dio energije dobivaju čestice materije u sudarima.
Teorija kaže da se energija uređenog kretanja naboja raspršuje distorzijama kristalne rešetke. Na temelju prirode električnog otpora slijedi da
l - duljina vodiča,
S - površina poprečnog presjeka,
r je faktor proporcionalnosti, koji se naziva otpornost materijala.
Ova formula je dobro potvrđena iskustvom.
Međudjelovanje čestica vodiča s nabojima koji se kreću u struji ovisi o kaotičnom gibanju čestica, tj. na temperaturu vodiča. Poznato je da
r = r 0 (1 + a t) , (5)
R \u003d R 0 (1 + a t) . (6).
Koeficijent a naziva se temperaturni koeficijent otpora:
a \u003d (R - R 0) / R 0 *t.
Za kemijski čiste metale a > 0 i jednako 1/273 K -1 . Za legure temperaturni koeficijenti su manje važni. Zavisnost r(t) za metale je linearna:
Godine 1911. otkriven je fenomen supravodljivost, koji se sastoji u tome što kod temperature blizu apsolutne nule otpor nekih metala naglo pada na nulu.
Za neke tvari (na primjer, elektrolite i poluvodiče) otpor se smanjuje s porastom temperature, što se objašnjava povećanjem koncentracije slobodnih naboja.
Recipročna vrijednost otpora naziva se električna vodljivost s
5. Napon - U, jedinica - 1 V.
Napon je fizikalna veličina jednaka radu vanjskih i električnih sila pri pomicanju jednog pozitivnog naboja.
U \u003d (A st. + A el.) / q. (8)
Budući da A čl. / q \u003d e, i A el. /q \u003d f 1 -f 2, zatim
U \u003d e + (f 1 - f 2) .(9)
2. ZAKONI ISTOSMJERNE STRUJE:
Struja. Snaga struje. Ohmov zakon za dio kruga. otpor vodiča. Serijski i paralelni spoj vodiča. Elektromotorna sila. Ohmov zakon za kompletan krug. Rad i strujna snaga.
Svako kretanje električnih naboja naziva se elektro šok. Elektroni se mogu slobodno kretati u metalima, ioni u vodljivim otopinama, a i elektroni i ioni mogu postojati u pokretnom stanju u plinovima.
Uobičajeno, smjer kretanja pozitivnih čestica smatra se smjerom struje, stoga je u metalima ovaj smjer suprotan smjeru kretanja elektrona.
gustoća struje- količina naboja koja prolazi u jedinici vremena kroz jedinicu površine okomito na strujne linije. Ta se vrijednost označava s j i izračunava se na sljedeći način:
Ovdje je n koncentracija nabijenih čestica, e je naboj svake od čestica, v je njihova brzina.
Struja i- količina naboja koja u jedinici vremena prolazi kroz puni presjek vodiča. Ako je za vrijeme dt kroz ukupni presjek vodiča prošao naboj dq, tada
Na drugi način, jakost struje nalazi se integracijom gustoće struje po cijeloj površini bilo kojeg dijela vodiča. Jedinica jakosti struje je amper. Ako je stanje vodiča (njegova temperatura, itd.) Stabilno, tada postoji nedvosmislen odnos između napona koji se primjenjuje na njegove krajeve i struje koja se javlja u ovom slučaju. To se zove Ohmov zakon i ovako napisano:
R- električni otpor vodiča, ovisno o vrsti tvari i njezinim geometrijskim dimenzijama. Vodič ima jedinični otpor, u kojem se javlja struja od 1 A pri naponu od 1 V. Ova jedinica otpora naziva se ohm.
Ohmov zakon u diferencijalnom obliku:
gdje je j gustoća struje, E je jakost polja, s je vodljivost. U ovom zapisu, Ohmov zakon sadrži veličine koje karakteriziraju stanje polja u istoj točki.
razlikovati serijski i paralelni spojevi vodiča.
Kod serijskog spoja struja koja teče kroz sve dijelove kruga je ista, a napon na krajevima kruga zbraja se kao algebarski zbroj napona u svim dijelovima.
Kada su vodiči spojeni paralelno, napon ostaje konstantan, a struja je zbroj struja koje teku kroz sve grane. U ovom slučaju se dodaju recipročne vrijednosti otpora:
Da bi se dobila istosmjerna struja, na naboje u električnom krugu moraju djelovati sile koje nisu sile elektrostatskog polja; zovu se vanjske sile.
Ako uzmemo u obzir kompletan električni krug, potrebno je u njega uključiti i djelovanje tih trećih snaga i unutarnji otpor strujni izvor r. U ovom slučaju Ohmov zakon za kompletan krug poprimit će oblik:
E je elektromotorna sila (EMS) izvora. Mjeri se u istim jedinicama kao i napon. Količina (R + r) se ponekad naziva impedancija strujnog kruga.
Idemo formulirati Kirkhoffova pravila:
Prvo pravilo: algebarski zbroj jakosti struja u dijelovima kruga koji konvergiraju u jednoj točki grananja jednak je nuli.
Drugo pravilo: za bilo koji zatvoreni krug, zbroj svih padova napona jednak je zbroju svih EMF u ovom krugu.
Trenutna snaga izračunava se formulom
P=UI=I 2 R=U 2 /R.
Joule-Lenzov zakon. Rad električne struje (toplinsko djelovanje struje) A=Q=UIt=I 2 Rt=U 2 t/R.
Elektronska vodljivost metala. Supravodljivost. Električna struja u otopinama i talinama elektrolita. Zakon elektrolize. Električna struja u plinovima. Samostalne i nesamostalne kategorije. Pojam plazme. struja u vakuumu. Elektronička emisija. Dioda. Katodna cijev.
Električna struja u metalima je kretanje elektroni, metalni ioni ne sudjeluju u prijenosu električnog naboja. Drugim riječima, metali imaju elektrone koji se mogu kretati kroz metal. Dobili su ime elektroni vodljivosti. Pozitivni naboji u metalu su ioni koji tvore kristalnu rešetku. U nedostatku vanjskog polja, elektroni u metalu kreću se nasumično, prolazeći kroz sudare s ionima rešetke. Pod utjecajem vanjskog električnog polja, elektroni započinju uređeno kretanje, superponirano njihovim prethodnim kaotičnim fluktuacijama. U procesu uređenog kretanja elektroni se i dalje sudaraju s ionima kristalne rešetke. To je ono što uzrokuje električni otpor.
U klasičnoj elektroničkoj teoriji metala pretpostavlja se da se gibanje elektrona pokorava zakonima klasične mehanike. Zanemaruje se međudjelovanje elektrona s drugim, međudjelovanje elektrona s ionima svodi se samo na sudare. Možemo reći da se elektroni vodljivosti smatraju elektronskim plinom, slično idealnom atomskom plinu u molekularnoj fizici. Kako je prosječna kinetička energija po jednom stupnju slobode za takav plin kT/2, a slobodni elektron ima tri stupnja slobode, tada
mv 2 t /2=3kT/2,
gdje je v 2 t srednja vrijednost kvadrata brzine toplinskog gibanja.
Na svaki elektron djeluje sila jednaka eE, zbog čega on dobiva akceleraciju eE/m. Brzina na kraju slobodnog puta je
gdje je t prosječno vrijeme između sudara.
Budući da se elektron giba ravnomjerno ubrzano, njegova prosječna brzina je upola manja od maksimalne:
Srednje vrijeme između sudara je omjer srednjeg slobodnog puta i srednje brzine:
Budući da je brzina uređenog gibanja obično mnogo manja od toplinske brzine, brzina uređenog gibanja je zanemarena.
Konačno, imamo
v c =eEL/(2mv t).
Koeficijent proporcionalnosti između v c i E naziva se pokretljivost elektrona.
Uz pomoć klasične elektroničke teorije plinova mogu se objasniti mnoge zakonitosti - Ohmov zakon, Joule-Lenzov zakon i druge pojave, ali ova teorija ne može objasniti npr. pojave supravodljivost:
Na određenoj temperaturi, otpornost za neke tvari naglo pada gotovo na nulu. Taj je otpor toliko malen da električna struja jednom pobuđena u supravodiču postoji dugo vremena bez izvora struje. Unatoč nagloj promjeni otpora, ostale karakteristike supravodiča (toplinska vodljivost, toplinski kapacitet itd.) se ne mijenjaju ili se malo mijenjaju.
Točnija metoda za objašnjenje takvih pojava u metalima je pristup koji koristi kvantna statistika.
Slične informacije.
Struja. Ohmov zakon
Ako se izolirani vodič stavi u električno polje, tada na slobodnim nabojima q u vodiču će djelovati sila.Usljed toga dolazi do kratkotrajnog kretanja slobodnih naboja u vodiču. Ovaj proces će završiti kada vlastito električno polje naboja koji su nastali na površini vodiča potpuno kompenzira vanjsko polje. Rezultirajuće elektrostatsko polje unutar vodiča bit će nula (vidi § 1.5).
Međutim, u vodičima pod određenim uvjetima može doći do kontinuiranog uređenog gibanja slobodnih nositelja električnog naboja. Takvo kretanje se zove elektro šok . Za smjer električne struje uzima se smjer kretanja pozitivnih slobodnih naboja. Za postojanje električne struje u vodiču potrebno je u njemu stvoriti električno polje.
Kvantitativna mjera električne struje je jakost struje ja – skalarna fizikalna veličina jednaka omjeru naboja Δ q, prenesen kroz poprečni presjek vodiča (sl. 1.8.1) za vremenski interval Δ t, na ovaj vremenski interval:
U Međunarodnom sustavu jedinica SI struja se mjeri u amperima (A). Jedinica struje 1 A uspostavljena je magnetskom interakcijom dvaju paralelnih vodiča sa strujom (vidi § 1.16).
Konstantna električna struja može se stvoriti samo u Zatvoreni krug , u kojem slobodni nosioci naboja kruže duž zatvorenih staza. Električno polje u različitim točkama u takvom krugu je konstantno tijekom vremena. Zbog toga električno polje u istosmjernom krugu ima karakter zamrznutog elektrostatičkog polja. Ali kada se električni naboj pomiče u elektrostatičkom polju duž zatvorene putanje, rad električnih sila je jednak nuli (vidi § 1.4). Dakle, za postojanje istosmjerne struje potrebno je imati uređaj u električnom krugu koji može stvarati i održavati potencijalne razlike u dijelovima kruga uslijed rada sila neelektrostatskog porijekla. Takvi uređaji se nazivaju istosmjerni izvori struje . Nazivaju se sile neelektrostatskog podrijetla koje djeluju na slobodne nositelje naboja iz izvora struje vanjske sile .
Priroda vanjskih sila može biti različita. U galvanskim ćelijama ili baterijama nastaju kao rezultat elektrokemijskih procesa, u istosmjernim generatorima vanjske sile nastaju kada se vodiči kreću u magnetskom polju. Izvor struje u električnom krugu ima istu ulogu kao i pumpa, koja je neophodna za pumpanje tekućine u zatvorenom hidrauličkom sustavu. Pod utjecajem vanjskih sila električni se naboji kreću unutar izvora struje protiv sile elektrostatskog polja, zahvaljujući kojima se u zatvorenom strujnom krugu može održavati stalna električna struja.
Kada se električni naboji kreću duž istosmjernog kruga, vanjske sile koje djeluju unutar izvora struje djeluju.
Fizička veličina jednaka omjeru rada A st. vanjske sile pri kretanju naboja q od negativnog pola izvora struje prema pozitivnom na vrijednost ovog naboja, naziva se izvor elektromotorne sile(EMF):
 |
Dakle, EMF je određen radom vanjskih sila pri pomicanju jednog pozitivnog naboja. Elektromotorna sila, kao i razlika potencijala, mjeri se u voltima (V).
Kada se jedan pozitivni naboj giba po zatvorenom istosmjernom krugu, rad vanjskih sila jednak je zbroju EMF-a koji djeluje u tom krugu, a rad elektrostatskog polja jednak je nuli.
Istosmjerni krug može se podijeliti u zasebne dijelove. One dionice na koje ne djeluju vanjske sile (tj. dionice koje ne sadrže izvore struje) nazivaju se homogena . Područja koja uključuju izvore struje nazivaju se heterogena .
Kada se jedinični pozitivni naboj kreće duž određenog dijela strujnog kruga, djeluju i elektrostatičke (Coulombove) i vanjske sile. Rad elektrostatskih sila jednak je razlici potencijala Δφ 12 \u003d φ 1 - φ 2 između početne (1) i konačne (2) točke nehomogenog presjeka. Rad vanjskih sila je, po definiciji, elektromotorna sila 12 koja djeluje u ovom području. Dakle, ukupni rad je
Njemački fizičar G. Ohm 1826. eksperimentalno je utvrdio da jakost struje ja, koji teče kroz homogeni metalni vodič (tj. vodič u kojem ne djeluju vanjske sile), proporcionalan je naponu U na krajevima provodnika:
|
gdje R= konst.
vrijednost R nazvao električni otpor . Vodič s električnim otporom naziva se otpornik . Ovaj omjer izražava Ohmov zakon za homogeni dio kruga: Struja u vodiču izravno je proporcionalna primijenjenom naponu, a obrnuto proporcionalna otporu vodiča.
U SI je jedinica za električni otpor vodiča ohm (Ohm). Otpor od 1 ohma ima dio kruga u kojem se pri naponu od 1 V javlja struja od 1 A.
Vodiči koji poštuju Ohmov zakon nazivaju se linearni . Grafička ovisnost jakosti struje ja od napona U(takve karte se nazivaju volt-amperske karakteristike , skraćeno VAC) predstavljena je ravnom linijom koja prolazi kroz ishodište. Treba napomenuti da postoje mnogi materijali i uređaji koji ne poštuju Ohmov zakon, poput poluvodičke diode ili svjetiljke s izbojem u plinu. Čak i za metalne vodiče pri strujama dovoljno velike jakosti, opaža se odstupanje od Ohmovog linearnog zakona, budući da se električni otpor metalnih vodiča povećava s povećanjem temperature.
Za dio kruga koji sadrži EMF, Ohmov zakon je napisan u sljedećem obliku:
Ohmov zakon
Zbrajanjem obje jednakosti dobivamo:
| ja (R + r) = Δφ CD + Δφ ab + . |
Ali Δφ CD = Δφ ba = – Δφ ab. Zato
| |
Ova formula će izraziti Ohmov zakon za kompletan krug : jakost struje u cijelom strujnom krugu jednaka je elektromotornoj sili izvora, podijeljenoj sa zbrojem otpora homogenih i nehomogenih dionica strujnog kruga.
Otpornost r heterogeno područje na sl. 1.8.2 može se vidjeti kao unutarnji otpor izvora struje . U ovom slučaju, zaplet ( ab) na sl. 1.8.2 je unutarnji odjeljak izvora. Ako bodovi a i b zatvoriti vodičem čiji je otpor mali u usporedbi s unutarnjim otporom izvora ( R << r), tada će krug teći struja kratkog spoja
| |
Struja kratkog spoja - najveća struja koja se može dobiti iz danog izvora s elektromotornom silom i unutarnjim otporom r. Za izvore s malim unutarnjim otporom, struja kratkog spoja može biti vrlo velika i uzrokovati uništenje električnog kruga ili izvora. Na primjer, olovne baterije koje se koriste u automobilima mogu imati struju kratkog spoja od nekoliko stotina ampera. Osobito su opasni kratki spojevi u rasvjetnim mrežama koje napajaju trafostanice (tisuće ampera). Kako bi se izbjegao destruktivni učinak tako velikih struja, osigurači ili posebni prekidači uključeni su u krug.
U nekim slučajevima, kako bi se spriječile opasne vrijednosti struje kratkog spoja, neki vanjski otpor je serijski spojen na izvor. Zatim otpor r jednak je zbroju unutarnjeg otpora izvora i vanjskog otpora, te u slučaju kratkog spoja jakost struje neće biti pretjerano velika.
Ako je vanjski krug otvoren, tada je Δφ ba = – Δφ ab= , tj. razlika potencijala na polovima otvorene baterije jednaka je njezinoj EMF.
Ako otpor vanjskog opterećenja R uključen i struja teče kroz bateriju ja, razlika potencijala na njegovim polovima postaje jednaka
| Δφ ba = – Ir. |
Na sl. 1.8.3 je shematski prikaz istosmjernog izvora s jednakim EMF-om i unutarnjim otporom r u tri načina rada: "mirovanje", rad na opterećenju i režim kratkog spoja (kratki spoj). Označena je jakost električnog polja unutar baterije i sile koje djeluju na pozitivne naboje: – električna sila i – sila treće strane. U načinu rada kratkog spoja, električno polje unutar baterije nestaje.
Za mjerenje napona i struja u istosmjernim električnim krugovima koriste se posebni uređaji - voltmetri i ampermetri.
Voltmetar dizajniran za mjerenje potencijalne razlike primijenjene na njegove priključke. On povezuje paralelno dio kruga na kojem se vrši mjerenje razlike potencijala. Svaki voltmetar ima neki unutarnji otpor. R B. Kako voltmetar ne bi unio zamjetnu preraspodjelu struja kada je priključen na mjereni krug, njegov unutarnji otpor mora biti velik u usporedbi s otporom dijela kruga na koji je spojen. Za krug prikazan na Sl. 1.8.4, ovaj uvjet je napisan kao:
| R B >> R 1 . |
Ovaj uvjet znači da struja ja B = Δφ CD / R B, koja teče kroz voltmetar, mnogo je manja od struje ja = Δφ CD / R 1 koja teče kroz ispitani dio kruga.
Budući da unutar voltmetra ne djeluju vanjske sile, potencijalna razlika na njegovim stezaljkama podudara se, po definiciji, s naponom. Stoga možemo reći da voltmetar mjeri napon.
Ampermetar dizajniran za mjerenje struje u krugu. Ampermetar se serijski spaja na prekid u električnom krugu tako da kroz njega prolazi cjelokupna izmjerena struja. Ampermetar također ima neki unutarnji otpor. R A. Za razliku od voltmetra, unutarnji otpor ampermetra mora biti dovoljno mali u usporedbi s ukupnim otporom cijelog kruga. Za krug na sl. 1.8.4 otpor ampermetra mora zadovoljiti uvjet
Uvjeti za postojanje istosmjerne električne struje.
Za postojanje istosmjerne električne struje nužna je prisutnost slobodnih nabijenih čestica i prisutnost izvora struje. u kojem se vrši pretvorba bilo koje vrste energije u energiju električnog polja.
Trenutni izvor- uređaj u kojem se svaka vrsta energije pretvara u energiju električnog polja. U izvoru struje vanjske sile djeluju na nabijene čestice u zatvorenom krugu. Razlozi za pojavu vanjskih sila u različitim izvorima struje su različiti. Na primjer, u baterijama i galvanskim ćelijama vanjske sile nastaju zbog tijeka kemijskih reakcija, u generatorima elektrana nastaju kada se vodič kreće u magnetskom polju, u fotoćelijama - kada svjetlost djeluje na elektrone u metalima i poluvodičima.
Elektromotorna sila izvora strujezove se omjer rada vanjskih sila prema vrijednosti pozitivnog naboja prenesenog s negativnog pola izvora struje na pozitivni.
Osnovni koncepti.
Snaga struje- skalarna fizikalna veličina jednaka omjeru naboja koji je prošao kroz vodič i vremena za koje je taj naboj prošao.
gdje ja - jakost struje,q - iznos naknade (količina električne energije),t - vrijeme prijenosa naplate.
gustoća struje- vektorska fizikalna veličina jednaka omjeru jakosti struje i površine poprečnog presjeka vodiča.
gdje j -gustoća struje, S - površina poprečnog presjeka vodiča.
Smjer vektora gustoće struje poklapa se sa smjerom gibanja pozitivno nabijenih čestica.
napon - skalarna fizikalna veličina jednaka omjeru ukupnog rada Coulombove i vanjske sile pri pomicanju pozitivnog naboja u području prema vrijednosti tog naboja.
gdjeA - puni rad snaga treće strane i Coulombovih sila,q - električno punjenje.
Električni otpor- fizikalna veličina koja karakterizira električna svojstva dijela kruga.
gdje ρ - specifični otpor vodiča,l - duljina dijela vodiča,S - površina poprečnog presjeka vodiča.
Provodljivostje recipročna vrijednost otpora
gdjeG - vodljivost.
Za postojanje istosmjerne električne struje nužna je prisutnost slobodnih nabijenih čestica i prisutnost izvora struje. u kojem se vrši pretvorba bilo koje vrste energije u energiju električnog polja.
Trenutni izvor - uređaj u kojem se svaka vrsta energije pretvara u energiju električnog polja. U izvoru struje vanjske sile djeluju na nabijene čestice u zatvorenom krugu. Razlozi za pojavu vanjskih sila u različitim izvorima struje su različiti. Na primjer, u baterijama i galvanskim ćelijama vanjske sile nastaju zbog tijeka kemijskih reakcija, u generatorima elektrana nastaju kada se vodič kreće u magnetskom polju, u fotoćelijama - kada svjetlost djeluje na elektrone u metalima i poluvodičima.
Elektromotorna sila izvora struje zove se omjer rada vanjskih sila prema vrijednosti pozitivnog naboja prenesenog s negativnog pola izvora struje na pozitivni.
Osnovni koncepti.
Snaga struje - skalarna fizikalna veličina jednaka omjeru naboja koji je prošao kroz vodič i vremena za koje je taj naboj prošao.
gdje ja - jakost struje, q - iznos naboja (količina električne energije), t - vrijeme prijenosa naplate.
gustoća struje - vektorska fizikalna veličina jednaka omjeru jakosti struje i površine poprečnog presjeka vodiča.
gdje j -gustoća struje, S - površina poprečnog presjeka vodiča.
Smjer vektora gustoće struje poklapa se sa smjerom gibanja pozitivno nabijenih čestica.
napon - skalarna fizikalna veličina jednaka omjeru ukupnog rada Coulombovih i vanjskih sila pri pomicanju pozitivnog naboja u području prema vrijednosti ovog naboja.
gdje A - puni rad trećih strana i Coulombovih sila, q - električno punjenje.
Električni otpor - fizikalna veličina koja karakterizira električna svojstva dijela kruga.
gdje ρ - specifični otpor vodiča, l - duljina dijela vodiča, S - površina poprečnog presjeka vodiča.
Provodljivost je recipročna vrijednost otpora
gdje G - provodljivost.
Ohmovi zakoni.
Ohmov zakon za homogeni dio lanca.
Jačina struje u homogenom odsječku strujnog kruga izravno je proporcionalna naponu pri konstantnom otporu odsječka i obrnuto proporcionalna otporu odsječka pri konstantnom naponu.
gdje U - napetosti u tom području R - otpor presjeka.
Ohmov zakon za proizvoljni dio kruga koji sadrži izvor istosmjerne struje.
gdje φ 1 - φ 2 + ε = U napon u određenom dijelu kruga,R - električni otpor određenog dijela kruga.
Ohmov zakon za kompletan krug.
Jačina struje u cijelom strujnom krugu jednaka je omjeru elektromotorne sile izvora i zbroja otpora vanjskog i unutarnjeg dijela kruga.
gdje R - električni otpor vanjskog dijela kruga, r - električni otpor unutarnjeg dijela kruga.
Kratki spoj.
Iz Ohmovog zakona za cijeli krug proizlazi da jakost struje u krugu s danim izvorom struje ovisi samo o otporu vanjskog strujnog kruga. R.
Ako se na polove izvora struje spoji vodič s otporom R<< r, tada će samo EMF izvora struje i njegov otpor odrediti vrijednost struje u krugu. Ova vrijednost jakosti struje bit će granica za ovaj izvor struje i naziva se struja kratkog spoja.
Elektromotorna sila. Svaki izvor struje karakterizira elektromotorna sila ili, skraćeno, EMF. Dakle, na okrugloj bateriji za svjetiljku piše: 1,5 V. Što to znači? Dvije metalne kuglice s nabojima suprotnih predznaka spojite vodičem. Pod utjecajem električnog polja ovih naboja u vodiču nastaje električna struja ( sl.15.7). Ali ova će struja biti vrlo kratkog vijeka. Naboji se brzo međusobno neutraliziraju, potencijali kuglica postaju isti, a električno polje nestaje.
Snage treće strane. Da bi struja bila konstantna, potrebno je održavati konstantan napon između kuglica. Ovo zahtijeva uređaj strujni izvor), koji bi pomicao naboje s jedne kuglice na drugu u smjeru suprotnom od smjera sila koje na te naboje djeluju iz električnog polja kuglica. U takvom uređaju, osim električnih sila, na naboje moraju djelovati i sile neelektrostatičkog podrijetla ( sl.15.8). Samo jedno električno polje nabijenih čestica ( Coulomb polje) nije u stanju održavati konstantnu struju u krugu.
Sve sile koje djeluju na električki nabijene čestice, s izuzetkom sila elektrostatskog podrijetla (tj. Coulombovih), nazivaju se vanjske sile. Zaključak o potrebi vanjskih sila za održavanje stalne struje u krugu postat će još očitiji ako se obratimo zakonu održanja energije. Elektrostatsko polje je potencijalno. Rad ovog polja pri kretanju nabijenih čestica u njemu duž zatvorenog električnog kruga jednak je nuli. Prolazak struje kroz vodiče prati oslobađanje energije – vodič se zagrijava. Stoga u strujnom krugu mora postojati neki izvor energije koji je opskrbljuje strujnim krugom. U njemu, osim Coulombovih sila, nužno moraju djelovati i treće strane, nepotencijalne sile. Rad tih sila duž zatvorene konture mora biti različit od nule. Upravo u procesu vršenja rada tim silama nabijene čestice dobivaju energiju unutar izvora struje i zatim je predaju vodičima električnog kruga. Tuđe sile pokreću nabijene čestice unutar svih izvora struje: u generatorima u elektranama, u galvanskim ćelijama, baterijama itd. Kada je krug zatvoren, u svim vodičima kruga stvara se električno polje. Unutar izvora struje naboji se kreću pod utjecajem vanjske sile vs. Coulombove sile(elektroni s pozitivno nabijene elektrode na negativnu), au vanjskom krugu pokreću ih električno polje (vidi sl. sl.15.8). Priroda stranih sila. Priroda vanjskih sila može biti različita. U generatorima elektrana, vanjske sile su sile koje djeluju iz magnetskog polja na elektrone u vodiču koji se kreće. U galvanskom članku, na primjer, Volta članku, djeluju kemijske sile. Volta element se sastoji od cinkove i bakrene elektrode smještene u otopinu sumporne kiseline. Kemijske sile uzrokuju otapanje cinka u kiselini. Pozitivno nabijeni ioni cinka prelaze u otopinu, a sama cinkova elektroda postaje negativno nabijena. (Bakar se vrlo malo otapa u sumpornoj kiselini.) Između cinčane i bakrene elektrode javlja se razlika potencijala koja određuje struju u zatvorenom električnom krugu. Elektromotorna sila. Djelovanje vanjskih sila karakterizira važna fizikalna veličina tzv elektromotorna sila(skraćeno EMF). Elektromotorna sila izvora struje jednaka je omjeru rada vanjskih sila pri pomicanju naboja duž zatvorenog kruga do vrijednosti ovog naplatiti:
Elektromotorna sila se, kao i napon, izražava u voltima. Također možemo govoriti o elektromotornoj sili u bilo kojem dijelu kruga. Ovo je specifični rad vanjskih sila (rad pomicanja jediničnog naboja) ne u cijelom krugu, već samo u ovom području. Elektromotorna sila galvanskog članka je vrijednost brojčano jednaka radu vanjskih sila pri pomicanju jediničnog pozitivnog naboja unutar elementa s jednog pola na drugi. Rad vanjskih sila ne može se izraziti preko razlike potencijala, budući da su vanjske sile nepotencijalne i njihov rad ovisi o obliku putanje naboja. Tako je, na primjer, rad vanjskih sila pri pomicanju naboja između priključaka izvora struje izvan samog izvora jednak nuli. Sada znate što je EMF. Ako na bateriji piše 1,5 V, to znači da strane sile (u ovom slučaju kemijske) vrše rad od 1,5 J pri premještanju naboja od 1 C s jednog pola baterije na drugi. Istosmjerna struja ne može postojati u zatvorenom krugu ako u njemu ne djeluju vanjske sile, odnosno nema EMF.
PARALELNI I SERIJSKI SPAJ VODIČA
Uključimo u električni krug kao opterećenje (strujne potrošače) dvije žarulje sa žarnom niti, od kojih svaka ima određeni otpor, a svaku od njih možemo zamijeniti vodičem istog otpora.
SERIJSKO POVEZIVANJE
Proračun parametara električnog kruga sa serijskim spojem otpora:
1. jakost struje u svim serijski spojenim dijelovima strujnog kruga je ista 
2. napon u krugu koji se sastoji od više serijski spojenih sekcija jednak je zbroju napona u svakoj sekciji 
3. otpor kruga koji se sastoji od nekoliko serijski spojenih dijelova jednak je zbroju otpora svakog dijela 
4. rad električne struje u krugu koji se sastoji od serijski spojenih dionica jednak je zbroju rada u pojedinim dionicama
A \u003d A1 + A2 5. snaga električne struje u krugu koji se sastoji od serijski spojenih dijelova jednaka je zbroju snaga u pojedinačnim dijelovima
PARALELNI SPAJ
Izračun parametara električnog kruga s paralelnim spojem otpora:
1. jakost struje u nerazgranatom dijelu kruga jednaka je zbroju jakosti struje u svim paralelno spojenim dijelovima
3. kada su otpori spojeni paralelno, dodaju se vrijednosti koje su inverzne otporu:
(R - otpor vodiča, 1/R - električna vodljivost vodiča)
Ako su u strujnom krugu paralelno spojena samo dva otpornika, tada oko:
(kada je spojen paralelno, ukupni otpor kruga manji je od manjeg od uključenih otpora)
4. Rad električne struje u krugu koji se sastoji od paralelno spojenih dionica jednak je zbroju rada u pojedinim dionicama: A=A1+A2 5. Snaga električne struje u krugu koji se sastoji od paralelno spojenih dionica jednaka je zbroju snaga u pojedinim dionicama: P=P1+P2
Za dva otpora: tj. što je otpor veći, struja je manja.
Joule-Lenzov zakon je fizički zakon koji vam omogućuje određivanje toplinskog učinka struje u krugu, prema ovom zakonu: 
, gdje je I struja u krugu, R je otpor, t je vrijeme. Ova formula je izračunata stvaranjem kruga: galvanskog članka (baterije), otpornika i ampermetra. Otpornik je umočen u tekućinu, u koju je umetnut termometar i izmjerena je temperatura. Tako su izveli svoj zakon i zauvijek se utisnuli u povijest, ali i bez njihovih pokusa bilo je moguće izvesti isti zakon:
U=A/q A=U*q=U*I*t=I^2*R*t ali unatoč ovoj časti i pohvale ovim ljudima.
Zakon Joulea Lenza određuje količinu topline koja se oslobađa u dijelu električnog kruga s konačnim otporom kada kroz njega prolazi struja. Preduvjet je činjenica da u ovom dijelu lanca ne bi trebalo biti kemijskih transformacija.
RAD ELEKTRIČNE STRUJE
Rad električne struje pokazuje koliki je rad izvršilo električno polje pri kretanju naboja kroz vodič.
Poznavajući dvije formule: I \u003d q / t ..... i ..... U \u003d A / q, možete izvesti formulu za izračunavanje rada električne struje: 
Rad električne struje jednak je umnošku jakosti struje i napona te vremena protjecanja struje u krugu.
Jedinica mjere za rad električne struje u SI sustavu: [ A ] \u003d 1 J \u003d 1A. b. c
UČI, KRENI! Pri izračunavanju rada električne struje često se koristi izvansustavna višestruka jedinica rada električne struje: 1 kWh (kilovatsat).
1 kWh = ..........W.s = 3 600 000 J
U svakom stanu, za obračun potrošene električne energije, instalirani su posebni mjerači električne energije koji pokazuju rad električne struje, završen u određenom vremenskom razdoblju kada su uključeni različiti kućanski električni uređaji. Ova brojila pokazuju rad električne struje (utrošak električne energije) u "kWh".
Trebate naučiti izračunati trošak utrošene električne energije! Pažljivo razumijemo rješenje zadatka na 122. stranici udžbenika (52. stavak)!
SNAGA ELEKTRIČNE STRUJE
Snaga električne struje pokazuje obavljeni rad struje u jedinici vremena i jednaka je omjeru obavljenog rada i vremena u kojem je taj rad obavljen.
(snaga se u mehanici obično označava slovom N, u elektrotehnici - slov R) jer A = IUt, tada je snaga električne struje jednaka:
ili 
Jedinica snage električne struje u SI sustavu:
[P] = 1 W (watt) = 1 A. B
Kirchhoffovi zakoni – pravila koja pokazuju kako su struje i naponi povezani u električnim krugovima. Ta je pravila formulirao Gustav Kirchhoff 1845. godine. U literaturi se često nazivaju Kirchhoffovim zakonima, ali to nije točno, budući da oni nisu zakoni prirode, već su izvedeni iz treće Maxwellove jednadžbe s konstantnim magnetskim poljem. No, ipak im je prvi naziv poznatiji, pa ćemo ih nazvati, kako je u literaturi uobičajeno - Kirchhoffovi zakoni.
Prvi Kirchhoffov zakon – zbroj struja koje konvergiraju u čvoru jednak je nuli.
Hajdemo shvatiti. Čvor je točka koja spaja grane. Grana je dio lanca između čvorova. Slika pokazuje da struja i ulazi u čvor, a struje i 1 i i 2 izlaze iz čvora. Sastavljamo izraz prema prvom Kirchhoffovom zakonu, s obzirom da struje koje ulaze u čvor imaju predznak plus, a struje koje izlaze iz čvora imaju predznak minus i-i 1 -i 2 =0. Struja i se takoreći širi na dvije manje struje i jednaka je zbroju struja i 1 i i 2 i=i 1 +i 2. Ali ako bi, na primjer, struja i 2 ušla u čvor, tada bi struja I bila definirana kao i=i 1 -i 2 . Važno je uzeti u obzir znakove pri sastavljanju jednadžbe.
Prvi Kirchhoffov zakon posljedica je zakona održanja elektriciteta: naboj koji dolazi u čvor u određenom vremenskom razdoblju jednak je naboju koji izlazi iz čvora u istom vremenskom intervalu, tj. električni naboj u čvoru se ne nakuplja i ne nestaje.
Drugi Kirchhoffov zakon – algebarski zbroj EMF-a koji djeluje u zatvorenom krugu jednak je algebarskom zbroju padova napona u ovom krugu.
Napon se izražava kao umnožak struje i otpora (prema Ohmovom zakonu).
Ovaj zakon ima i svoja pravila za primjenu. Najprije strelicom trebate postaviti smjer obilaznice konture. Zatim zbrojite EMF i napon, uzimajući znak plus ako se vrijednost podudara sa smjerom premosnice i minus ako nije. Napravimo jednadžbu prema drugom Kirchhoffovom zakonu za našu shemu. Gledamo našu strelicu, E 2 i E 3 podudaraju se s njom u smjeru, što znači znak plus, a E 1 je usmjeren u suprotnom smjeru, što znači znak minus. Sada gledamo napone, struja I 1 podudara se u smjeru sa strelicom, a struje I 2 i I 3 su usmjerene suprotno. Posljedično:
-E 1 +E 2 +E 3 = ja 1 R 1 -ja 2 R 2 -ja 3 R 3
Na temelju Kirchhoffovih zakona sastavljene su metode za analizu sinusoidnih krugova izmjenične struje. Metoda struja petlje je metoda koja se temelji na primjeni drugog Kirchhoffovog zakona i metoda čvornih potencijala koja se temelji na primjeni prvog Kirchhoffovog zakona.
Za nastanak i postojanje stalne električne struje u tvari potrebna je, prije svega, prisutnost slobodnih nabijenih čestica. Ako su pozitivni i negativni naboji međusobno povezani u atomima ili molekulama, tada njihovo kretanje neće dovesti do pojave električne struje.
Ali prisutnost slobodnih naboja još uvijek nije dovoljna za pojavu struje. Za stvaranje i održavanje uređenog gibanja nabijenih čestica potrebno je, drugo, imati snla koja na njih djeluje u određenom smjeru. Ako ta sila prestane djelovati, tada će uređeno kretanje nabijenih čestica prestati zbog otpora koji ioni kristalne rešetke metala ili neutralne molekule elektrolita daju njihovom kretanju.
Na nabijene čestice, kao što znamo, električno polje djeluje silom. Obično je električno polje unutar vodiča ono što uzrokuje i održava uređeno kretanje nabijenih čestica. Samo u statičkom slučaju, kada naboji miruju, električno polje unutar vodiča je nula.
Ako unutar vodiča postoji električno polje, tada između krajeva vodiča, u skladu s formulom (8.28), postoji razlika potencijala. Kada se ta razlika potencijala ne mijenja s vremenom, u vodiču se uspostavlja stalna struja. Duž vodiča potencijal opada od najveće vrijednosti na jednom kraju vodiča do minimalne vrijednosti na drugom kraju. Ovo smanjenje potencijala može se otkriti jednostavnim iskustvom.
Kao dirigent, uzmite ne baš suhu drvenu palicu i objesite je vodoravno. (Takav štap, iako loš, ipak provodi struju.) Neka je elektrostatički stroj izvor napona. Da biste registrirali potencijal različitih dijelova vodiča u odnosu na zemlju, možete
koristite komade metalne folije pričvršćene na štapić. Jedan pol stroja spojimo na uzemljenje, a drugi na jedan kraj vodiča (štapić). Lanac će biti otvoren. Pri okretanju ručke stroja ustanovit ćemo da svi listovi odstupaju za isti kut (slika 146). To znači da je potencijal svih točaka vodiča u odnosu na zemlju isti. Tako bi trebalo biti kada su naboji na vodiču u ravnoteži. Ako je sada drugi kraj štapa uzemljen, onda kada se ručka stroja okrene, slika će se promijeniti. (Budući da je zemlja vodič, uzemljenje vodiča čini krug zatvorenim.) Na uzemljenom kraju, listovi se uopće neće razilaziti: potencijal ovog kraja vodiča praktički je jednak potencijalu uzemljenja (pad potencijala u metalna žica je mala). Maksimalni kut divergencije listova bit će na kraju vodiča pričvršćenog na stroj (slika 147). Smanjenje kuta divergencije listova dok se odmiču od stroja ukazuje na pad potencijala duž vodiča.
Snage treće strane. elektromotorna sila i napon.
Strane sile su one sile koje se po prirodi razlikuju od sila elektrostatskog polja.
Te sile mogu biti posljedica kemijskih procesa, difuzije nositelja struje u nehomogenom mediju, električnih (ali ne elektrostatičkih) polja generiranih vremenski promjenjivim magnetskim poljima itd.
EMF - fizikalna veličina jednaka radu vanjskih sila pri kretanju kroz električni krug jednog pozitivnog naboja:
ε = A st./q Mjerna jedinica - 1 V (Volt)
Napon je fizikalna veličina jednaka radu vanjskih i električnih sila pri pomicanju jednog pozitivnog naboja.
U \u003d (A st. + A el.) / q Mjerna jedinica - 1 V.
Strujni krug. Homogeni i heterogeni dio lanca.
Homogeni i nehomogeni dijelovi lanca
Homogeni dio strujnog kruga - dio strujnog kruga na koji ne djeluju vanjske sile (nema izvora struje)
Nehomogen dio strujnog kruga je dio strujnog kruga na kojem postoji izvor struje.
Strujni krug
Strujni krug. Vanjski i unutarnji dio kruga, pad napona.
Strujni krug- skup uređaja, elemenata dizajniranih za protok električne struje, elektromagnetske procese.
Električni krug može se podijeliti u dva dijela: vanjski i unutarnji.
Vanjski dio ili, kako kažu, vanjski krug, sastoji se od jednog ili više prijemnika električne energije, spojnih žica i raznih pomoćnih uređaja uključenih u ovaj krug.
Unutarnji dio ili unutarnji krug je sam izvor.
Pad napona- postupno smanjenje napona duž vodiča kroz koji teče električna struja, zbog činjenice da vodič ima aktivni otpor.
Otpor vodiča
Otpor - vrijednost proporcionalna duljini vodiča l i obrnuto proporcionalna površini njegovog poprečnog presjeka S
Što je veći otpor vodiča, to lošije provodi električnu struju, i, obrnuto, što je manji otpor vodiča, električna struja lakše prolazi kroz ovaj vodič.
Električni otpor vodiča ρ [Ohm*m] ρ=RS/l R = ρ*l/S
Ohmov zakon za dio kruga i za zatvoreni krug
Ohmov zakon za dionicu električnog kruga - jakost struje u dionici električnog kruga izravno je proporcionalna naponu, a obrnuto proporcionalna otporu dionice.
Ohmov zakon za cijeli električni krug - jakost struje u električnom krugu izravno je proporcionalna EMF-u izvora i obrnuto proporcionalna impedanciji strujnog kruga (zbroj vanjskih i unutarnjih otpora)
I = ε / (R + r). gdje je R otpor vanjskog dijela kruga,
r - unutarnji otpor.
Serijski spoj potrošača energije
Sa serijskom vezom, vodiči su spojeni u seriju, to jest jedan za drugim, dok I \u003d const, U \u003d U 1 +U 2 +U 3 + ... + U n i R \u003d R 1 + R2 +R3 + ... + R n
Paralelni spoj izvora struje.
Rad električne struje
Rad električne struje A jednak je umnošku vrijednosti prenesenog naboja Q i napona U
A=Q*U [A]=J, [U]=B, [Q]=Cl, [t]=c.
Jer I=Q/t, => Q=I*t, dakle A=I*U*t
Prema Ohmovom zakonu za dionicu lanca I=U/R vrijedi U=I*R
A=I*U*T => A=U 2 *t/R(korisno za paralelnu vezu) => A=I 2 *R*t(korisno za serijsku vezu)
Priroda svijeta.
Priroda svijeta - val.
17. stoljeće Christian Huygens: 1) difrakcija - savijanje svjetlosti oko prepreka 2) interferencija - dodavanje valova.
19. stoljeća- Maxwellova teorija (brzina svjetlosti je poseban slučaj elektromagnetskih valova) - elektromagnetska teorija - brzina širenja elektromagnetskih valova u vakuumu 3*10 8 m/s jednaka brzini svjetlosti u vakuumu. 299 tisuća km/s
17. stoljeće O. Roemer je astronomski dobio brzinu svjetlosti od oko 214,3 km/s
19. stoljeća. Fizeauova brzina svjetlosti je oko 313 tisuća km/s
Priroda svijeta kvantni.
otprilike 500 godina prije Krista Pitagora: svjetlost je tok čestica.
Isak Newton iz 17. stoljeća slijedio je istu teoriju. Karpuskula (od lat.) - čestica.
Newtonova karpuskularna teorija: 1) pravocrtno širenje svjetlosti 2) zakon refleksije 3) stvaranje sjena od predmeta
19 Heinrich Hertz otkrio je fotoelektrični efekt.
20. stoljeće. Svjetlo ima dual priroda – ima korpuskularno-valnu dualizam: tijekom širenja - kao val, a tijekom zračenja i apsorpcije - kao struja čestica.
odnos između duge i lambda valne duljine i nu frekvencije
lambda=s/nu s - brzina svjetlosti u vakuumu [m/s] lambda [m] nu [Hz]
Zakoni refleksije
1. Upadni snop, reflektirajući snop i okomica na granicu između dva medija, vraćena u točku upada snopa, leže u istoj ravnini.
2 Kut refleksije γ jednak je upadnom kutu α: γ = α
Zrcalna refleksija - ako je hrapavost manja od lambda, a difuzna hrapavost je usporediva s lambda
Difuzna refleksija svjetlosti. Zrcalna refleksija svjetlosti.
Zakoni loma svjetlosti.
Zakon loma svjetlosti: upadne i lomljene zrake, kao i okomica na granicu između dva medija, obnovljena u točki upadanja zrake, leže u istoj ravnini. Omjer sinusa upadnog kuta α i sinusa kuta loma γ konstantna je vrijednost za dva dana medija:
Konstantna vrijednost n naziva se relativni indeks loma drugog medija u odnosu na prvi. Indeks loma medija u odnosu na vakuum naziva se apsolutni indeks loma.
Relativni indeks loma dva medija jednak je omjeru njihovih apsolutnih indeksa loma:
Fizičko značenje indeksa loma je omjer brzine širenja valova u prvom mediju υ 1 i brzine njihovog širenja u drugom mediju υ 2:
Priroda svjetlosti iz 26.
Interferencija valova je fenomen superpozicije koherentnih valova; svojstvena valovima bilo koje prirode (mehanički, elektromagnetski itd.)
Koherentni valovi su valovi koje emitiraju izvori koji imaju istu frekvenciju i stalnu faznu razliku.
Kada se koherentni valovi superponiraju u bilo kojoj točki prostora, amplituda oscilacija (pomaka) ove točke ovisit će o razlici udaljenosti od izvora do promatrane točke. Ova razlika udaljenosti naziva se razlika puta.
Kada su koherentni valovi superponirani, moguća su dva granična slučaja:
Maksimalni uvjet:
gdje 
Razlika putanje vala jednaka je cijelom broju valnih duljina (inače parnom broju poluvalnih duljina).
U ovom slučaju, valovi u točki koja se razmatra dolaze s istim fazama i međusobno se pojačavaju - amplituda oscilacija ove točke je maksimalna i jednaka dvostrukoj amplitudi.
Minimalni uvjet:
, gdje
Razlika putanje vala jednaka je neparnom broju poluvalnih duljina.
Valovi dolaze u točku koja se razmatra u protufazi i međusobno se poništavaju.
Amplituda titranja ove točke jednaka je nuli.
Kao rezultat superpozicije koherentnih valova (interferencija valova) nastaje interferencijski uzorak.
Kada valovi interferiraju, amplituda oscilacija svake točke ne mijenja se u vremenu i ostaje konstantna.
Kada su nekoherentni valovi superponirani, nema uzorka interferencije, jer amplituda oscilacija svake točke se mijenja s vremenom.
Smetnje svjetla
1802 Engleski fizičar Thomas Young postavio je eksperiment u kojem je uočena interferencija svjetlosti.
Iskustvo Thomasa Younga
Formirane su dvije zrake svjetlosti iz jednog izvora kroz prorez A (kroz proreze B i C), zatim su zrake svjetlosti pale na ekran E. Budući da su valovi iz proreza B i C bili koherentni, na ekranu se mogao uočiti interferencijski uzorak : izmjena svijetlih i tamnih pruga .
Svjetlosne pruge - valovi su se međusobno ojačali (primjećeno je maksimalno stanje).
Tamne pruge - valovi su nastali u protufazi i međusobno su se gasili (minimalni uvjet).
Ako je Youngov pokus koristio izvor monokromatske svjetlosti (iste valne duljine, tada su na ekranu opažene samo svijetle i tamne trake određene boje.)
Ako je izvor davao bijelu svjetlost (tj. složenog sastava), tada su na ekranu uočene dugine pruge u području svjetlosnih pruga. Iridescencija je objašnjena činjenicom da uvjeti maksimuma i minimuma ovise o valnim duljinama.
Interferencija u tankim filmovima
Fenomen interferencije može se uočiti na primjer:
Iridescentne mrlje na površini tekućine tijekom izlijevanja ulja, kerozina, u mjehurićima od sapunice;
Debljina filma mora biti veća od valne duljine svjetlosti.
Tijekom svog eksperimenta, Jung je prvi put uspio izmjeriti valnu duljinu svjetlosti.
Kao rezultat eksperimenta, Jung je dokazao da svjetlost ima valna svojstva.
Primjena smetnje:
- interferometri - uređaji za mjerenje duljine svjetlosnog vala
- prosvjetljenje optike (u optičkim uređajima, pri prolasku svjetlosti kroz leću, gubitak svjetlosti je do 50%) - svi stakleni dijelovi prekriveni su tankim filmom s indeksom loma nešto manjim od stakla; interferencijski maksimumi i minimumi se redistribuiraju, a gubici svjetlosti se smanjuju.
Priroda svjetlosti iz 26.
DIFRAKCIJA SVJETLOSTI
Difrakcija je pojava svojstvena valnim procesima za bilo koju vrstu valova.
Difrakcija svjetlosti- ovo je odstupanje svjetlosnih zraka od pravocrtnog širenja pri prolasku kroz uske proreze, male otvore ili pri savijanju oko malih prepreka.
Fenomen difrakcije svjetlosti dokazuje da svjetlost ima valna svojstva.
Da biste promatrali difrakciju, možete:
Propustite svjetlo iz izvora kroz vrlo mali otvor ili postavite ekran na veliku udaljenost od otvora. Zatim se na ekranu promatra složena slika svijetlih i tamnih koncentričnih prstenova.
- ili usmjerite svjetlo na tanku žicu, tada će se na ekranu vidjeti svijetle i tamne pruge, au slučaju bijelog svjetla - dugina pruga.
Difrakcijska rešetka
To je optički instrument za mjerenje valne duljine svjetlosti.
Difrakcijska rešetka skup je velikog broja vrlo uskih proreza odvojenih neprozirnim prazninama.
Ako na rešetku upadne monokromatski val. tada prorezi (sekundarni izvori) stvaraju koherentne valove. Iza rešetke postavljena je konvergentna leća, a zatim ekran. Kao rezultat interferencije svjetla iz različitih proreza rešetke, na ekranu se uočava sustav maksimuma i minimuma.
Razlika putanje između valova od rubova susjednih utora jednaka je duljini segmenta AC. Ako na ovaj segment stane cijeli broj valnih duljina, tada će se valovi iz svih utora međusobno pojačavati. Kod korištenja bijele svjetlosti svi maksimumi (osim središnjeg) imaju duginu boju.
Dakle, maksimalni uvjet je:
gdje je k red (ili broj) difrakcijskog spektra
Što je više linija na rešetki, to su difrakcijski spektri udaljeniji i širina svake linije na ekranu je manja, pa se maksimumi vide kao zasebne linije, tj. povećava se moć razlučivanja rešetke.
Točnost mjerenja valne duljine je to veća što je više utora po jedinici duljine rešetke.
POLARIZACIJA SVJETLOSTI
Polarizacija valova
Svojstvo transverzalnih valova je polarizacija.
Polarizirani val je transverzalni val u kojem sve čestice osciliraju u istoj ravnini.
Polarizacija svjetlosti
Iskustvo s turmalinom - dokaz poprečnosti svjetlosnih valova.
Kristal turmalina je proziran mineral zelene boje s osi simetrije.
U snopu svjetlosti iz konvencionalnog izvora dolazi do fluktuacija vektora jakosti električnog polja E i magnetske indukcije B u svim mogućim smjerovima okomitim na smjer širenja svjetlosnog vala. Takav val se naziva prirodni val.
Kada prolazi kroz kristal turmalina, svjetlost se polarizira.
Kod polarizirane svjetlosti oscilacije vektora intenziteta E događaju se samo u jednoj ravnini, koja se poklapa s osi simetrije kristala.
Polarizacija svjetlosti nakon prolaska turmalina detektira se ako se drugi kristal turmalina (analizator) postavi iza prvog kristala (polarizatora).
Kod identično usmjerenih osi dva kristala, svjetlosni snop će proći kroz oba i samo malo oslabiti zbog djelomične apsorpcije svjetlosti od strane kristala.
Shema rada polarizatora i analizatora iza njega:
Ako se drugi kristal počne okretati, tj. pomaknuti položaj osi simetrije drugog kristala u odnosu na prvi, tada će zraka postupno izaći i potpuno se ugasiti kada položaj osi simetrije obaju kristala postane međusobno okomit.
Primjena polarizirane svjetlosti:
Glatko podešavanje osvjetljenja s dva polaroida
- za gašenje odsjaja prilikom fotografiranja (odsjaj se gasi postavljanjem polaroida između izvora svjetla i reflektirajuće površine)
Kako bi se uklonio zasljepljujući učinak prednjih svjetala nadolazećih automobila.
Polaroid, polarizacijski svjetlosni filtar, jedan od glavnih tipova optičkih linearnih polarizatora; je tanki polarizacijski film zalijepljen za zaštitu od mehaničkih oštećenja i vlage između dvije prozirne ploče (filma).
DISPERZIJA
Snop bijelog svjetla, prolazeći kroz trokutnu prizmu, ne samo da se odbija, već se i rastavlja na sastavne obojene zrake.
Ovaj je fenomen ustanovio Isaac Newton provodeći niz pokusa.
Newtonovi pokusi
Iskustvo u razlaganju bijele svjetlosti na spektar:
ili 
Newton je kroz malu rupu usmjerio zraku sunčeve svjetlosti na staklenu prizmu.
Dolaskom na prizmu, zraka se lomila i na suprotnom zidu davala izduženu sliku s prelijevim izmjenjivanjem boja - spektrom.
Iskustvo u sintezi (dobivanju) bijele svjetlosti:
Prvo je Newton usmjerio sunčevu zraku na prizmu. Zatim, prikupivši obojene zrake koje izlaze iz prizme uz pomoć konvergentne leće, Newton je umjesto obojene trake dobio bijelu sliku rupe na bijelom zidu.
Newtonovi zaključci:
Prizma ne mijenja svjetlost, već je samo rastavlja na sastavne dijelove.
- svjetlosne zrake koje se razlikuju po boji razlikuju se po stupnju loma; Ljubičaste zrake se najjače lome, crvene se slabije lome.
Crvena svjetlost, koja se manje lomi, ima najveću brzinu, a ljubičasta najmanju, pa prizma razlaže svjetlost.
Ovisnost indeksa loma svjetlosti o njezinoj boji naziva se disperzija.
Zapamtite frazu čija početna slova riječi daju niz boja spektra:
"Svaki lovac želi znati gdje fazan sjedi."
Spektar bijele svjetlosti:
Zaključci:
Prizma dijeli svjetlost
- bijela svjetlost je složena (kompozitna)
Ljubičaste zrake se više lome od crvenih.
Boja snopa svjetlosti određena je frekvencijom osciliranja.
Pri prelasku iz jednog medija u drugi, brzina svjetlosti i valna duljina se mijenjaju, ali frekvencija koja određuje boju ostaje konstantna.
Granice raspona bijele svjetlosti i njezinih komponenti obično se karakteriziraju njihovim valnim duljinama u vakuumu.
Bijela svjetlost skup je valnih duljina od 380 do 760 nm.
Gdje se može uočiti fenomen disperzije?
Kada svjetlost prolazi kroz prizmu
- lom svjetlosti u kapljicama vode, na primjer, na travi ili u atmosferi kada nastaje duga
- oko fenjera u magli.
Kako objasniti boju bilo kojeg predmeta?
Bijeli papir odbija sve zrake raznih boja koje padaju na njega.
- crveni predmet odbija samo crvene zrake, a apsorbira zrake drugih boja
-
Oko percipira zrake određene valne duljine reflektirane od predmeta i tako percipira boju predmeta.
Spektralna analiza - skup metoda za kvalitativno i kvantitativno određivanje sastava objekta, temeljen na proučavanju spektra interakcije tvari sa zračenjem, uključujući spektre elektromagnetskog zračenja, akustičnih valova, raspodjele mase i energije elementarnih čestice, itd.
Električna struja i uvjeti njenog postojanja.
Električna struja je uređeno, usmjereno kretanje slobodnih naboja u vodiču.
Istosmjerna struja je električna struja čija se svojstva ne mijenjaju tijekom vremena.
Uvjeti za postojanje električne struje
Za pojavu i održavanje struje u bilo kojem mediju moraju biti ispunjena dva uvjeta:
-prisustvo slobodnih električnih naboja u okolini
- stvaranje električnog polja u okolini.
U različitim medijima nositelji električne struje su različito nabijene čestice.
Jačina struje I je skalarna veličina koja karakterizira naboj Q koji prolazi kroz presjek vodiča u jedinici vremena. Q=q*N I=Q/t
Struja se mjeri u amperima, a naboj u kulonima. I=[A], Q=[Cl]
Gustoća struje - j vektorska veličina j V q, pokazuje jakost struje po jedinici S sec.
j=I/S sec Površina presjeka S sec. mjereno u kvadratnim metrima