Electromagnetism och Ellära


Elektriciteten ger julstämning

Elektriciteten ger julstämning

Elektrisk laddning är en symmetriegenskap hos materiens minsta beståndsdelar. Det finns två slags elektrisk laddning. Elektronen är negativt laddad medan protonen har positiv laddning. De elektromagnetiska krafterna är en av de fyra grundläggande krafter som finns. De har en helt avgörande betydelse för hur omvärlden gestaltar sig.
Exempelvis är de kemiska bindningarna kovalent bindning, jonbindningar och vätebindningar av elektromagnetisk natur.
En kropp som har överskott av elektroner blir negativt laddat. Underskott ger positiv laddning.

Kroppar med olika laddning attraherar varandra medan de med samma laddning repellerar varandra.
Denna kraftverkan beskrivs med Coulombs lag.
F=kQ1Q2/r2

image

 

Där Q1och Q2 är laddningarna medan r är avståndet mellan laddningarna. k är den sk Coulombkonstanten som uttryckt i fundamentala naturkonstanter kan skrivas
1/(4πε0).

Som en förklaringsmodell för denna kraftverkan på avstånd använder man kraftfältbegreppet.
Här beskrivs kraftverkan med kraftlinjer i rymden som är riktade åt det håll som en positiv laddning skulle påverkas. Antalet linjer genom en ytenhetn är proportionellt mot fältstyrkan.
Denna definieras som E=F/Q.
I goda ledare, tex. metaller, finns fritt rörliga elektroner sk delokaliserade elektroner. Dessa kan transportera laddning eller med andra ord leda den elektriska strömmen. De bromsas på sin väg genom materien av kollisioner med andra partiklar. Detta fenomen kallas resistans. Ämnen som saknar ledande egenskaper kallas isolatorer.

Den laddade kroppen besitter en potentiell energi när den befinner sig i ett elektriskt fält. Detta är fältets förmåga att uträtta ett arbete på laddningen.

Den absoluta potentialen definieras som det arbete som fordras för att föra en enhetsladdning från oändligheten till punkten i fråga.

I regel är det potentialskillnaden mellan två punkter som är av intresse.
Denna benämns spänning. Den definieras på följande sätt:

Det arbete som krävs för att flytta en laddning, q, en sträcka s i ett homogent elektriskt fält ges av

W = F s

F = q E     →   W = q E s  →  W/q = E s

varför W/q = U. detta medför att U= E s.
Batterier fungerar genom att kemisk energi omvandlas till elektrisk energi. Den kemiska potentialen om ingen ström tas ut benämns elektromotorisk kraft.
I kretsteorin dvs då man analyserar elektriska kretsar är Kirchhoffs lagar av stort värde:
Den första säger att summan av strömmarna som kommer in i en förgreningspunkt är lika med summan av de strömmar som lämnar knutpunkten.

Den andra lagen innebär att summan av alla potentialändringar i en sluten krets blir noll.

Man återfår alltså samma potential då man återkommer till startpunkten.



 

Övningsexempel: beräkna attraktionskraften mellan protonen och elektronen i en väteatom.
Avståndet däremellan är 0,529 Å.

 

Ledning: använd Coulombs lag.    F = k e e/(0,529 &dot;)<sup>2</sup>

 

Annonser

Om mattelararen

Licentiate of Philosophy in atomic Physics Master of Science in Physics
Det här inlägget postades i Ergo 1, Fysik 1, Gymnasiefysik(high school physics) och har märkts med etiketterna , , . Bokmärk permalänken.

Kommentera

Fyll i dina uppgifter nedan eller klicka på en ikon för att logga in:

WordPress.com Logo

Du kommenterar med ditt WordPress.com-konto. Logga ut / Ändra )

Twitter-bild

Du kommenterar med ditt Twitter-konto. Logga ut / Ändra )

Facebook-foto

Du kommenterar med ditt Facebook-konto. Logga ut / Ändra )

Google+ photo

Du kommenterar med ditt Google+-konto. Logga ut / Ändra )

Ansluter till %s