Füüsika II kontrolltöö I

2019/03/16

1. Punktlaengu definitsioon

Punktlaeng - laetud keha, mille mõõtmed võib antud tingimustes arvestamata jätta.

2. Coulombi seadus

Coulombi seadus: Kaks vaakumis asuvat punktlaengut mõjutavad teinetesit jõuga, mis on võrdeline nende laengute korrutisega ja pöördvõrdeline nende vahekauguse ruuduga.
$$\Large F_e=\frac{q_1q_2}{4\pi \varepsilon _0r^2} $$
Coulomb law

3. Elektrilaengu jäävuse seadus

Elektrilaengu jäävuse seadus - Suletud süsteemis sisalduvate elektrilaengute algebraline summa on jääv suurus.

4. Punktlaengu elektrivälja tugevuse valem

Vektor:
\( \Large \vec{E}=\frac{\vec{F_e}}{q} \)
Moodul:
\( \Large E=\frac{Q}{4\pi \varepsilon_0 r^2} \)

5. Elektrivälja superpositsiooni printsiip

Eletrivälja superpositsiooni printsiip - punktlangute süsteemi poolt tekitatud eletrivälja tugevus võrdub üksikute laengute poolt tekitatud väljatugevuste vektoriaalse summaga.

6. Millikani katse kirjeldus. Joonis selgitusega.

Katseseade koosnes kahest paralleelsest, horisontaalsest metallplaadist, mis paiknesid vaakumis. Ülemisele plaadile anti negatiivne, alumisele positiivne laeng. Selle tulemusel tekkis plaatide vahele alt üles suunatud elektriväli, mille tugevust sai plaatide laenguid muutes reguleerida.
Plaatide vahele pihustati mikroskoopilisi õlitilku, mis neile mõjuva raskusjõu mg toimel hakkasid vabalt langema kiirendusega g. Muid jõude õlitilkadele ei mõjunud.
Kui aga õlitilka kiiritati ultraviolettkiirgusega, siis selle tulemusel löödi tilgalt välja elektrone ja tilk omandas positiivse laengu. Tilgale hakkas seetõttu mõjuma alt üles suunatud elektriline jõud \( F_e=qE \), mille tulemusel tilga kiirendus vähenes.
Tulemuste analüüs näitas, et tilga laeng oli alati ühe kindla suuruse \( q_0=1.6\cdot 10^{-19}C \) täisarvkordne, s.t. \( q=nq_0 \), kus n oli mingi positiivne täisarv. Sellest võis järeldada, et elektroni laeng peab olema \( -1.6 \cdot 10^{-19}C \). millikani katse

7. Elektrivälja jõujoonte definitsioon

Elektrivälja jõujoonteks nimetatakse kõveraid, millele elektrivälja tugevuse vektor on igas punktis puutujaks. Nende suund ühtib vektori \( \vec{E} \) suunaga. Seal, kus elektriväli on tugevam, paiknevad jõujooned tihedamalt.

8. Elektrivälja tugevuse voog läbi pinnaelemendi (valem, joonis selgitusega)

Võtame mingi lõpmatult väikse pinna dS. Seda pinda läbiv elementaarne voog:
$$ d\Phi_{E}=\vec{E}\cdot \vec{n}dS=EdS\cos{\alpha} $$ dS - pinnaelemendi pindala, E - elektrivälja tugevus pinnaelemendi asukohas, \( \vec{n} \) - pinnaelemendi normaal-ühikvektor ja \( \alpha \) on nurk vektorite \( \vec{n} \) ja \( \vec{E} \) vahel.
Elek....
Geomeetriliselt tähendab elektrivälja vektori voog läbi pinna nende elektrivälja jõujoonte koguarvu, mis seda pinda läbivad.

9. Elektrivälja tugevuse voo geomeetriline tähendus avatud ja suletud pinna korral

Avatud pinna korral - Geomeetriliselt tähendab elektrivälja vektori voog läbi pinna nende elektrivälja jõujoonte koguarvu, mis seda pinda läbivad.
Suletud pinna korral - Geomeetrilises mõttes tähendab elektrivälja vektori voog läbi suletud pinna sellest väljuvate jõujoonte arvu ja sinna sisenevate jõujoonte arvu vahet. $$ \Phi_E(S) = N_s - N_v $$

10. Gaussi teoreemi sõnastus ja valem

Gaussi teoreem elektrivälja tugevuse vektori voog läbi suvalise kinnise pinna võrdub selles pinnas sisalduvate elektrilaengute algebralise summaga, mis on jagatud elektrilise konstandiga:
$$ \Phi(S_{suletud})=\frac{\sum{q}}{\varepsilon_0} $$

11. Lõpmata suure, ühtlaselt laetud tasandi elektrivälja tugevuse valemi tuletamine. Joonis.

$$ E=\frac{\sigma}{2\varepsilon_0} $$
kus \( \sigma \) on laengu pindtihedus tasandil

Tuletamine

Kõigepealt võtta ristkülik, mille põhjad on tasandiga paraleelselt. Tasand peab olema ristküliku sümmeetriatasand ja selle külgede pindala peab olema palju väiksem põhjapindalast.
infplane
Arvutades kogu summaarse elektrivälja tugevuse voo läbi kõikide tahkude saame. \( \Phi_E(S)=2\Phi_E(S_p) - \Phi_E(S_k) \)
Kuna jõujooned on külgedega paralleelsed, siis \( \Phi_E(S_k)=0 \)
Kuna jõujooned on põhjadega risti ja elektrivälja tugevus on kogu pinna ulatuses konstante, siis \( \Phi_E(S)=2S_pE \)
Samuti kehtib vastavalt gaussi seadusele \( \Phi_E(S)=\frac{S_p \sigma}{\varepsilon_0} \)
Pannes viimased 2 valemit võrduma ja avaldades elektrivälja tugevuse saame ülal toodud valemi.

12. Lõpmata pika ja sirge ühtlaselt laetud varda elektrivälja tugevuse valemi tuletamine. Joonis.

$$ E=\frac{\tau}{2\pi r \varepsilon_0} $$
kus \( \tau \) on varda laengu joontihedus ja r kaugus vardast

Tuletamine

Võtame ümber varda silindri raadiusega r, millele varras on sümmeetriateljeks.
Arvutame elektrivälja summaarse voo läbi silindri välispinna
\( \Phi_E(S)=\Phi_E(S_k)+2\Phi_E(S_p) \)
Kuna silindri põhjad on elektrivälja jõujoontega paraleelselt, siis \( \Phi_E(S_p)=0 \)
Elektrivälja voog läbi külgpinna avaldub \( \Phi_E(S_k)=2 \pi r h E \) (valemist \( \Phi_E(S_k)=S_kE \) )
Gaussi teoreemi järgi \( Q_E(S)=\frac{\sum{q}}{\varepsilon_0} \)
Et silindrisse mahub varda lõik pikkusega h, siis \( \sum{q}=h \tau \)
Järelikult \(Q_E(S)=\frac{h \tau}{\varepsilon_0} \)
Pannes \( Q_E(S) \) valemid võrduma saame E avaldades ülal toodud valemi

infwire1 infwire1

13. Elektrilise potentsiaali definitsioon ja valem.

Mingi ruumipunkti elektriliseks potentsiaaliks nimetatakse sinna ruumipunkti asetatud punktikujulise proovilaengu potentsiaalse energia ja selle proovilaengu jagatist:
$$ \phi=\frac{W_p}{q} $$ Ühikuks on 1V(volt).

14. Potentsiaali superpositsiooni printsiip.

Potentsiaali superpositsiooni printsiip - punktilaengute süsteemi poolt mingis ruumipunktis tekitatud summaarne potentsiaal võrdub üksikute punktlaengute poolt selles ruumipunktis tekitatud potentsiaalide algebralise summaga.

15. Samapotentsiaalipinna definitsioon.

Samapotentsiaalpindadeks nimetatakse pindu ruumis, mille kõigil punktidel on ühesugune potentsiaal.

16. Töö valem, mida teevad välised jõud laengu liigutamisel elektriväljas. Selle 3 järeldust.

$$ A_e=q(\phi_1-\phi_2)$$ \( \phi_i - \) elektrivälja potentsiaal proovilaengu algus- ja lõppkohas
Kui proovilaengu liigutamisel ei tee tööd mitte elektrilised jõud, vaid jõud teevad tööd elektriliste jõudude vastu, siis on märk vastupidine.
$$ A=q(\phi_2-\phi_1)$$ Järeldused:
1. Elektriväljas proovilaengu ümberpaigutamiseks tehtud töö ei sõltu trajektoori kujust, vaid ainult trajektoori otspunktide asukohtadest. Tuleneb sellest, et valem ei sisalda mingeid suurusi, mis viitaksid proovilaengu vahepealsetele asenditele.
2. Töö proovilanegu ümberpaigutamisel mööda kinnist trajektoori on null. Sel juhul trajektoori alguspunkt ühtib lõpp-punktiga.
3. Töö proovilaengu liigutamisel mööda samapotentsiaalpinda on null. Ka sel juhul vastavalt samapotentsiaalipinna definitsioonile \( \phi_2=\phi_1 \).

17. Potentsiaalide vahe definitsioon.

Potentsiaalide vahe kahe ruumipunkti vahel võrdub arvuliselt elektriliste jõudude tööga, mis kulub ühekulonilise laengu ümberpaigutamiseks ühest punktist teise. Mõõdetakse voltides.

18. Tuletage valem, mis seob elektrivälja tugevust ja potentsiaali.

$$ \vec{E}=-grad\phi $$

Tuletamine

\( dA=-\vec{F_e} \cdot d\vec{r}=-q\vec{E}\cdot d\vec{r} \)
\( dA=-q(E_xdx+E_ydy+E_zdz) \)
Potentsiaali kasutades saab töö arvutada
\( A=q d\phi \)
Panned pooled võrduma saame avaldada
\( d\phi=-(E_xdx+E_ydy+E_zdz) \)
Võttes iga projektsiooni eraldi ja jagades neid vastava muuduga saame
\( E_x=-\frac{\partial{\phi}}{\partial{x}} \) \( E_y=-\frac{\partial{\phi}}{\partial{y}} \) \( E_z=-\frac{\partial{\phi}}{\partial{z}} \)
Seega \( \vec{E}=- grad {\phi} \)

19. Lineaarse dipooli definitsioon, joonis selgitustega. Dipoolmomendi valem.

Lineaarseks dipooliks nimetatakse kahest võrdvastandmärgilisest punktlaengust koosnevat süsteemi.
lineaarne dipool
Dipoolmoment: \( \vec{p}=q\vec{\Delta} \)

20. Kõrgemat järku sümmeetrilised multipoolid (joonis, elektrivälja tugevuse sõltuvus kaugusest).

  1. Punktlaeng ehk monopool. Elektrivälja tugevus kahaneb võrdeliselt kauguse ruuduga, potentsiaal võrdeliselt kauguse esimese astmega.
  2. Dipool. Koosneb kahest absoluutväärtuse poolest võrdsest punktlaengust. Elektrivälja tugevus kahaneb võrdeliselt kauguse kuubiga, potentsiaal võrdeliselt kauguse ruuduga.
  3. Kvadrupol. Koosneb neljast absoluutväärtuse poolest võrdsest punktlaengust. Elektrivälja tugevus kahaneb võrdeliselt kauguse neljanda astmega, potentsiaal võrdeliselt kauguse kuubiga.
    kvadrupol
  4. Oktupol. Koosneb kaheksast absoluutväärtuse poolest võrdsest laengust. Elektrivälja tugevus kahaneb võrdeliselt kauguse viienda astmega, potentsiaal võrdeliselt kauguse neljanda astmega.

oktupol

21. Polaarse molekuli definitsioon, näide joonisega.

Polaarseteks molekulideks nimetatakse niisuguseid molekule, mille dipoolmoment erineb nullist.
Näiteks \( H_2O\) ja \( CO_2 \)

22.Mittepolaarse molekuli definitsioon, näide joonisega.

Mittepolaarseteks molekulideks nimetatakse molekule, mille dipoolmoment võrdub nulliga.
Näiteks \( NaCl \)

23. Polaarse ja mittepolaarse dielektriku definitsioon.

Polaarseteks dielektrikuteks nimetatakse dielektrikuid, mille molekulid on polaarsed.
Mittepolaarseteks dielektrikuteks nimetatakse dielektrikuid, mille molekulid on polaarsed.

24.Mittepolaarse molekuli polariseerumine elektriväljas. Joonis selgitustega.

Mida tugevam on väline elektriväli, seda tugevamini venitatakse elektronkatted välja ja seda suurema dipoolmomendi omandavad mittepolaarse dielektriku molekulid. Kui väline elektriväli on ülemäära tugev, siis elektrone rebitakse tuumade küljest lahti, nad muutuvad vabadeks elektronideks ja aines tekib elektrivool (toimub keskkonna läbilöök).

25.Polaarse dielektriku molekulide paiknemine tavaolekus ja elektriväljas. Joonis.

Polaarse dielektriku molekulid paiknevad tavaolekus kaootiliselt ja nende dipoolmomendid kompenseerivad üksteist.
Välise elektrivälja mõjul ei orienteeru molekulid kui dipoolid küll mitte paralleelselt elektrivälja sisis, kuna soojusliikumine desorieneerib nende paigutust, kuid nende suunad omandavad siiski teatud eelisorientatsiooni. Mida tugevam on väline elektriväli, seda korrastatumalt molekulid orienteerivad ja seda suurem on ka nende dipoolmement.
polaarsed molekulid elektriväljas

26.Coulombi seaduse valem keskkonnas koos selgitustega.

$$ E=\frac{q_1q_2}{4\pi\varepsilon_0\varepsilon r^2} $$ TODO: selgitus?

27.Elektrostaatiline väli ja potentsiaal juhtides.

Elektrostaatilise välja mõjul juhtides vabad laengukandjad saavad kogu juhi ulatuses ümber paigutuda. Erinevalt dielektrikust jääb juhtide sisemuses elektrostaatiline väli võrdseks nulliga. Vabad laengukandjad jätkavad liikumist seni, kuni nende ümberpaigutumise tõttu tekkinud polarisatsioonielektriväli kompenseerib täielikult esialgse välise elektrivälja.
Elektrostaatiline potentsiaal on kogu juhi ulatuses konstantne. Juhi välisping on seega samapotentsiaalipind.

28.Mahtuvuse definitsioon ja valem.

Mingi juhi mahutuvuseks nimetatakse selle juhi omadust salvestada elektrilaenguid.
$$ C=\frac{q}{\phi} $$
q - kehale antud laeng
\( \phi \) - antud laengu mõjul omandatud potentsiaal

29.Kera mahtuvuse valemi tuletamine.

$$ C=4\pi \varepsilon \varepsilon_0r $$

Tuletamine

Kera pinnal on potentsiaal võrdne kera keskpunktis asuva punktlaengu potentsiaaliga.
\( \phi=\frac{q}{4 \pi \varepsilon \varepsilon_0 r} \)
Asendades potentsiaali mahutuvuse valemisse (punkt 28.) saame
\( C=4\pi \varepsilon \varepsilon_0 r \)

30.Kondensaatori mahtuvuse valemi tuletamine.

$$ C=\frac{S\varepsilon\varepsilon_0}{d} $$
kus S on ühe plaadi pindala, d plaatidevaheline kaugus ja \( \varepsilon \) - plaatide vahel oleva dielektriku dielektriline läbitavus

Kui ühele plaadile anda positiivne laeng q, siis laengu pindtihedus plaadil on \( \sigma=\frac{q}{S} \)
Vastavalt valemile punktis 11 \( E=\frac{\sigma}{2\varepsilon} \) saame \( E_+=\frac{q}{2 \varepsilon \varepsilon_0 S} \)
Teisel plaadil on sama suur kuid vastandmärgiline laeng. Elektrivälja suund on seega samuti vastandmärgiline.
Plaatidest väljapoole jääval alal on nende plaatide elektriväljad moodule poolest võrdset, kui suunalt vastupidised ja kompenseerivat üksteist . Plaatide vahel on nad samasuunalised ja järelikult liituvad, seega summaarne elektriväli plaatide vahel avaldub
\( E=\frac{q}{S \varepsilon \varepsilon_0 S} \)

Valemist \( \Delta \phi=-\vec{E} \cdot \vec{r}=-Er\cos{\alpha} \) saame ( \( \vec{r} \) on plaatide vaheline kaugus d)
\( U=\frac{qd}{S\varepsilon \varepsilon_0} \)
Asendades selle mahutuvuse valemisse (punkt 28.) saame
\( C=\frac{S \varepsilon \varepsilon_0}{d} \)

31.Tuletage valem rööpühenduses olevate kondensaatorite mahtuvuse arvutamiseks.

$$ C=\sum_{i=1}^n C_i $$
Rööpühenduses kondensaatorite puhul tuleb vaadelda vaid nende plaatide pindala.
Kondensaatorite pindalad liituvad ja nende vaheline kaugus jääb samaks, seega kondensaatori mahutuvused lihtsalt liidetakse kokku.

32.Tuletage valem jadaühenduses olevate kondensaatorite mahtuvuse arvutamiseks.

$$ \frac{1}{C}=\sum_{i=1}^n \frac{1}{C_i} $$
Mahtutuvuste erinevus on tingitud plaatidevaheliste kauguste erinevusest, samas plaatide pindalad on ühesugused.
Uus mahutuvus on leitav kui kondensaatorite plaatide vahelised kaugused kokku liita.

33.Punktlaengute süsteemi elektrilise vastasmõju energia valem selgitustega.

$$ W=\sum_{i=1}^n{\frac{\phi_iq_i}{2}} $$
\( \Large \phi_i=\frac{1}{4\pi \varepsilon \varepsilon_0}\sum^n_{j=1, i≠j}\frac{q_j}{r_{ij}} \)
\( r_{ij} \) on punktlaengute \(q_i\) ja \(q_j\) vaheline kaugus.

34.Tuletage valem laetud kondensaatori energia arutamiseks.

$$ W_p=\frac{CU^2}{2} $$ ??????????????????????????????????

35.Elektrivoolu mõiste, tekketingimused. Voolu suund.

Elektrivool elektrilaengute suunatud liikumine.
Elektrivoolu tekketingimused: 1) vabade laengukandjate olemasolu, 2) elektrivälja olemasolu.
Voolu suund - positiivsete lanegukandjate liikumise suund (positiivselt klemmilt negatiivse suunas)

36.Vabade laengukandjate definitsioon. Näited.

Vabad laengukandjad - elektrilaenguga osakesed, mis võivad aines vabalt liikuda (vabad elektronid, positiivsed ja negatiivsed ioonid, augud jne.)

37.Elektromotoorjõu defintsioon.

Vooluallika elektromotoorjõuks nimetatakse vooluallika poolt tehtavate mitteelektriliste jõudude tööd ühekulonilise laengu ümberpaigutamiseks ühelt klemmilt teisele. Elektromotoorjõu ühikuks on seega 1 dzaul kuloni kohta ehk 1 volt: \([\varepsilon ]=1V\).

38.Galvaanielemendi ehitus ja tööpõhimõte. Joonis selgitustega.

Galvaanielemendis toimub lanegute ümberpaigutamine keemilistel reaktsioonidel vabaneva energia arvel. Galvaanielement koosneb happe vesilahusega täidetud anumast ja kahest elektroodist, mis on valmistatud erinevatest metallidest (enamasti võetakse nendeks tsink ja vask)
Vees lahustudes laguneb happemolekul positiivseks vesinikiooniks ja negatiivseks happejääkiooniks näiteks \( HCl \rightarrow H^++Cl^- \). Metallelektroodid reageerivad happejääkioonidega ja omandavad mõlemad negatiivse potentsiaali, kuid kuna tsink on vasest keemiliselt aktiivsem, siis tema reageerib intensiivsemalt ja omandab negatiivsema potentsiaali kui vask. Selliselt tekkibki elektroodide vahel nullist erinev potentsiaalide vahe. See potentsiaalide vahe on seda suurem, mida rohkem erinevad nende metallide keemilised aktiivsused. Tsingi ja vase korral 1.1V.
galvaanielement

39.Elektrivoolu 3 toimet. Näited.

Elektrivoolu toimeteks nimetatakse vooluga kaasnevaid efefekte. Olulisemad elektrivoolu toimed on järgmised:
1. Soojuslik. Kui vabad laengukandjad aines liiguvad, põrkuvad nad aine molekulidega ja panevad nad intensiivsemalt võnkuma. Selle tulemusel kasvab aine temperatuur. Soojuslikku toimet kasutatakse hõõglampides, küttekehades ja elektrikeevituses.
2. Keemiline. Kui vabadeks laengukandjateks aines on negatiivsed ja positiivsed ioonid, saab elektrivoolu kasutada ainete eraldamiseks elektrolüüdilahuses. Näiteks laguneb soolamolekul vees lahustudes positiivseks metalliooniks ja negatiivseks happejääkiooniks, vaskvitrioli näitel \( CuSO_4=Cu^{+2}+SO_4^{-2} \). Kui viia sellisesse lahusesse erineva potentsiaaliga elektroodid, liiguvad positiivsed metalliioonid negatiivse elektroodi poole ja see kattub metallikihiga. Keemilist toimet kasutataksegi näiteks esemete katmisel metallikihiga, samuti teatavate metallide eraldamiseks maakidest.
3. Magnetiline. Iga laengut ümbritseb elektriväli. Kui laeng liigub, ümbritseb teda lisaks veel magnetväli. Nii kaldub näiteks kõrvale juhtme lähedal paiknev kompassinõel, kui juhet läbib elektrivool. Magnetilist toimet kasutatakse elektrimõõteseadmetes, elektromagnetites ja elektrimootorites.

40.Voolutugevuse ühiku definitsioon.

Voolutugevuse kui füüsikalise suuruse ühik 1A defineeritakse voolu magnetilise toime kaudu. Kui kaks lõpmata pikka ja lõpmata peenikest paralleelset juhet paiknevad teineteisest ühe meetri kaugusel, neid läbib ühesugune vool ja nende juhtmete igale meetripikkusele lõigule mõjub magnetiline jõud \( 2\cdot10^{-7}N \), siis on voolutugevus nendes juhtmetes üks amper.

41.Voolutiheduse definitsioonvalem.

$$ j=\frac{I}{S} $$

42.Tuletage voolutiheduse arvutusvalem laengukandjate triivkiiruse ja kontsentratsiooni kaudu.

Voolutihedus juhis on võrdeline laengukandjate konstsentratsiooni, nende triivkiiruse ja ühe vaba laengukandja laenguga.
\( j=nq_0v \), kus \( q_0 \) - vaba laengukandja laeng, v - vabade laengukandjate triivkiirus.

43.Ohmi seaduse sõnastus, valem, joonis selgitustega.

Ohmi seadus. Voolutugevus läbi tarbija on võrdeline pingega tarbija klemmidel. $$I=\frac{U}{R} $$ $$[R]=1\Omega=\frac{1V}{1A}$$ Ohm's law

44.Joule ́i-Lenzi seaduse sõnastus, valem, tuletamine.

Joule’i-Lenzi seadus. Juhis mingi aja vältel eraldunud soojushulk võrdub juhti läbiva voolutugevuse, juhi otstele rakendatud pinge ja selle aja korrutisega:
$$Q=IUt$$
Jagades valemi mõlemad pooled ajaga, saame valemi tarbijal eralduva võimsuse arvutamiseks
$$N=UI$$
Teisendid kõrvutades Ohmi seadusega \( N=I^2R=\frac{U^2}{R} \)

Tuletamine

Joule’i-Lenzi seaduse võib tuletada pinge ja voolutugevuse definitsioone kasutades. Kuna pingeks juhi otstel nimetatakse tööd, mis kulub ühekulonilise laengu viimiseks läbi selle juhi, siis mingi suvalise laengu q läbiviimiseks vajalik töö avaldub valemis \( A=qU \). Et juhti aja t jooksul läbinud laeng avaldub \( q=It \), saame töö avaldiseks \( A=IUt \)

45.Elektrivoolu olemus metallides. Metallide hea elektrijuhtivuse põhjus.

Metallides vabad laengukandajd (valentselektronid) sarnanevad gaasimolekulidele. Nende omavahelised tõukejõud on tasakaalustatud metalliioonide elektriliste tõmbejõudude poolt ja seetõttu nad üksteist märkimiväärselt ei mõjuta. Peamine erinevus võrreldes gaasidega on see, et kokkupõrked ei toimu mitte osakeste endi vahel vaid osakeste ja metalliioonide vahel.
Et metalliaatomite kõik valentselektronid on ühtlasi vabadeks laengukandjateks, siis on metallides vabade laengukandjate kontsentratsioon väga kõrge võrreldes teiste ainetega (samas suurusjärgus metalliaatomite arvuga). Sellega seletub metallide hea elektrijughtivus võrreldes teiste ainetega.

46.Põhjendage metallide takistuse sõltuvust temperatuurist.

Kõrgem temperatuur mõjutab metalliioonide võnkeamplituudi kristallvõres. Suurem amplituud suurendab laengukandja ja metalliiooni kokkupõrke tõenäosust. Seega mida kõrgem on juhi temperatuur, seda kõrgem on takistus.

47.Elektrivool elektrolüüdilahustes. Elektrolüütiline dissotsiatsioon näidetega, takistuse sõltuvus temperatuurist.

Elektrolüütide lahustumisel vees lagunevad molekulid vastasmärgiliselt laetud ioonideks. Seda ioonideks jagunemise protsessi nimetatakse elektrolüütiliseks dissotsiatsiooniks.
Elektrolüütilise dissotsiatsioni ulatust iseloomustab dissotsiatsiooniaste ehk ioonideks lagunenud molekulide arvu suhe lahuses olevate molekulide üldarvusse.
Kõrgemal temperatuuril kulgeb elektrolüütiline dissotsiatsioon intensiivsemalt ja suureneb vabade laengukandjate kontsentratioon elektrolüüdilahuses. Järelikult väheneb elektrolüüdi eritakistus temperatuuri tõustes.

48.Elektrivool pooljuhtides. Elektron- aukpaari teke, takistuse sõltuvus temperatuurist.

Pooljuhtides on kristallvõres iga aatom seotud naaberaatomitega kavalentsete sidemete kaudu. See tähendab piltlikult öeldes, et kahe naaberaatomi korral kumbki annab ühe valentselektroni, mis hakkab tiirlema ümber mõlema aatomi. Järelikult hoiavad naaberaatomeid koos valentselektronide paarid ja iga aatom saab sideme luua nii mitme naaberaatomiga, kui mitme valentne on pooljuht.
semicond
Suured ringid plussmärgiga kujutavad germaaniumi aatomite tuumi koos sisemiste elektronkatetega, väiksed ringid miinustega valentselektrone, mis tiirlevad korraga kahe naaberaatomi ümber. Kina selliselt paiknevad valentselektronid on aatomitega nõrgalt seotud, siis soojusliikumise tõttu võidakse mõni neist oma orbiidilt välja lüüa ja ta muutub vabaks elektroniks. Seda elektroni poolt vabastatud kohta nimetatakse auguks ning see hakkab käituma positiivse laenguna.
Temperatuuri kasvades hakkab seda nähtust rohkem esinema ning seega temperatuuri kasvades pooljuhtide eritakistus väheneb (eksponentsiaalselt).

49.n-tüüpi lisandjuhtivuse mehhanism pooljuhis.

Doping elektronide doonori elemendinga (fosfor või arseen). Rohkem elektrone, vähem auke. TODO: täiendada

50.p-tüüpi lisandjuhtivuse mehhanism pooljuhis.

Doping elektronide aktsepteerija elemendinga (boron, gallium). Rohkem auke, vähem elektrone. TODO: täiendada

51.Pinge, potentsiaalide vahe ja elektromotoorjõu võrdlus.

Pingeks kahe punkti vahel nimetatakse summaarset tööd, mis tehakse laengu 1 kulon viimiseks üheks punktist teise.
$$ U=\frac{A_{\sum}}{q} $$ Potentsiaalide vaheks kahe punkti vahel nimetatakse elektriliste jõudude poolt tehtud tööd, mis tehakse laengu 1 kulon viimiseks ühest punktist teise.
$$ \Delta\phi=\frac{A_e}{q} $$ Elektromotoorjõuks kahe punkti vahel nimetatakse _mitteelektrilsite jõudude tööd, mis tehakse 1 kulon viimiseks ühest punktist teise. $$ \varepsilon=\frac{A_m}{q} $$

52.Üldistatud Ohmi seadus (valem ja selle tuletamine, sõnastus, joonis koos selgitustega).

Üldistatud Ohmi seadus. Pinge vooluahela otstel kui ahela kogutakistuse ja ahelat läbiva voolu tugevuse korrutis võrdub ahela otstele rakendatud potentsiaalide vahe ja ahelas sisalduvate elektromotoorjõu allikate elektromotoorjõudude summaga.
$$U=I(R+r)=\phi_1-\phi_2+ \varepsilon $$ Tuletamine

53.Ohmi seadus suletud vooluringi kohta (valem, sõnastus, joonis koos selgitustega).

Ohmi seadus suletud vooluringi kohta. Vooluringi läbiva voolu tugevuse korrutis tarbija takistuse ja elektromotoorjõu allika sisetakistuse summaga võrdub elektromotoorjõuga vooluringis. $$I(R+r)=\varepsilon$$
ohmc

54.Kirchhoffi esimese seaduse sõnastus, joonis, valem ja selle tuletamine.

Kirchoffi esimene seadus Vooluringi igasse sõlme sisenevate voolude summa võrdub sellest sõlmest väljuvate vooldue summaga.
Valem ja tuletamine

55.Kirchhoffi teise seaduse sõnastus, valem koos tuletamisega.

Kirchoffi teinse seadus. Suletud vooluahelas asuvate elektromotoorjõu allikate elektromotoorjõudude algebraline summa võrdub kõigil selles ahelas sisalduvatel tarbijatel ja elektromotoorjõu allikatel olevate pingelangude algebralise summaga.
Valem ja tuletamine

56.Kogutakistus, voolutugevus ja pingete jagunemine tarbijate jadaühendusel. Joonis.

$$ R=R_1+R_2+R_3+… $$ $$ I=const $$ $$ U=U_1+U_2+U_3+… $$ resistors in series

57.Kogutakistus, voolude jagunemine ja pinge tarbijate rööpõhenduse korral. Joonis.

$$ \frac{1}{R}=\frac{1}{R_1}+\frac{1}{R_2}+\frac{1}{R_3}+… $$ $$ I=I_1+I_2+I_3+… $$ $$ U=const $$ resistors in parallel

58.Üksiktarbija võimsus jada- ja rööpõhenduse korral, selle sõltuvus takistusest.

Võimsus rööpühenduse korral: $$N_i=UI_i=\frac{U^2}{R_i}$$
(väiksem takistus - suurem võimsus)
Võimsus jadaühenduse korral:
$$I^R=I^2R_1+I^2R_2+I^2R_3+…\Rightarrow N=N_1+N_2+N_3+… $$
(suurem takistus - suurem võimsus)

59.Tuletage valem elektromotoorjõu allika kasuteguri arvutamiseks takistuste kaudu.

$$ \eta =\frac{R}{R+r}\cdot 100 \% $$ TODO: tuletamine

60.Tuletage valem kasuliku võimsuse arvutamiseks takistuse kaudu. Leidke selle maksimum.

$$ N_{kas}=\frac{\varepsilon^2 R}{(r+R)^2} $$

$$ N_{kas,max}=\frac{\varepsilon^2}{4r} $$

TODO: tuletamine

61.Magnetvälja tekkimise ja mõõtmise põhimõte.

TODO

62.Magnetvälja jõujooned ümber sirgvoolu (joonis). Kruvi reegel.

Kruvi reegel - kui elektrivoolu suund juhtmes ühtib kruvi kulgliikumise suunaga, siis magnetvälja jõujoonte suund ühtib kruvi pöördliikumise suunaga.
wmag

63.Ampère ́i seadus (sõnastus, valem selgitustega).

Ampere’i seadus - magnetväljas asuvale vooluga sirgjuhtmele mõjub magnetiline jõud \( F_m=BIl\sin{\alpha} \)
kus I on voolutugevus jutmes, l juhtme pikkus, \( \alpha \) nurk juhtme ja magnetvälja jõujoonte vahel ning B on magnetvälja iseloomustav suurus, mida nimetataksegi magnetiliseks iduktsiooniks.

64.Vasaku käe reegel. Joonis.

Vasaku käe reegel - kui asetada vasak käsi nii, et magnetvälja jõujooned suunduvad peopessa ja sõrmed näitavad voolu suunda juhtmes, siis väljasirutatud pöial näitab juhtmele mõjuva magnetilise jõu suunda.
left hand rule

65.Tuletage valem magnetväljas vooluga raamile mõjuva jõumomendi arvutamiseks.

$$ M=BIS\sin{\alpha} $$ Tuletamine

66.Magnetvälja jõujoone definitsioon.

Magnetvälja jõujoonteks nimetatakse kõveraid, mille magnetilise induktsiooni vektor on puutujaks selle kõvera igas punktis. Magnetväli on mingis ruumipunktis seda tugevam, mida tihedamalt paiknevad jõujooned selle punkti ümbruses.

67.Magnetvoo definitsioon ja ühik. Arvutusvalem lõpmata väikese pinna korral. Joonis.

Magnetvooks \(\Phi_B(S) \) läbi mingi avatud pinna S nimetatakse pinda läbivat magnetvälja jõujoonte arvu.
Magnetvoo ühikuks on üks veeber (\(1Wb=1T\cdot1m^2\)).
Arvutusvalem lõpmata väikese pinna korral
$$ d\Phi_B=B dS\cos{\alpha}=\vec{B}\cdot\vec{n} dS $$

68.Magnetvoog läbi suletud pinna.

Magnetvooks läbi suletud pinna nimetatakse sellest pinnast väljuvate jõujoonte arvu ja sinna sisenevate jõujoonte arvu vahet:
$$ \Phi_B(S)=N_v-N_s$$

69.Lorentzi jõu valem tuletamisega Ampère ́i seadusest.

$$F_L=qvB\sin{\alpha}$$ Tuletamine Ampere’i seadusest

70.Laetud osakese trajektoor, kui ta liigub magnetvälja jõujoontega risti.


Kui laetud osake liigub homogeenses magnetväljas risti jõujoontega, on tema trajektrooiks ringjoon raadiusega
$$ r=\frac{mv}{qB} $$

Raadiuse valemi tuletamine

71.Laetud osakese trajektoor, kui ta liigub mingi nurga alla magnetvälja jõujoonte suhtes.

Mööda kruvijoont, mille sümmeetriatelg ühtib jõujoonte suunaga. Kruvijoone raadius (eelmise valemiga võrreldes kiiruse asemel selle ristkomponent)
\(\Large r=\frac{mv\sin{\alpha}}{qB} \)

Raadiuse valemi tueltamine

Older: Pneumaatika