Fizika

Električni tok (I)

Razlaga zadev

Električni tok merimo v Amperih (A). Električni naboj je označen s črko e in njegova enota je Columb (C). Čas je označen s črko t. \(\mathbb{Z}\) je realno število. \(\mathrm{e_0}\) je osnovni naboj.

$$I = \frac{e}{t} \qquad e = I \cdot t \qquad As = A \cdot s \\[16pt] e = \mathbb{Z} \cdot e_0 \qquad e_0 = 1,6 \cdot 10^{-19}As$$

Amper sekunda in Columb sta enaki enoti - \(\mathrm{1As = C}\).

Vaja 1: izračunaj čas

$$I = 20mA \qquad e = 200mAh \qquad t = ?$$

Treba najt kaj je navodilo naloge da ni tko pusto “izračunaj čas” …

$$t = \frac{e}{I} \quad = \quad \frac{200\cancel{mA}h}{20\cancel{mA}} \quad = \quad 10h$$

Vaja 2: izračunaj število elektronov, ki preteče v 1s

$$I = 20mA \qquad e = 200mAh \qquad t = 1s \qquad \\[8pt] \mathbb{Z} = ?$$

Začnemo z enačbo za izračunat električni tok (I).

$$I = \frac{\color{fuchsia}{e}}{t} \quad = \quad \frac{\color{fuchsia}{\mathbb{Z} \cdot e_0 }}{t}$$

Potem jo obrnemo, da dobimo enačbo za \(\mathbb{Z}\)

$$\mathbb{Z} = \frac{\color{#06f}{I} \cdot \color{#c0c}{t}}{ \color{#093}{e_0} } \\[12pt] \mathbb{Z} = \frac{ \color{#06f}{20 \cdot 10^{-3} A} \cdot \color{#c0c}{1s} }{ \color{#093}{1,6 \cdot 10^{-19}As} } \\[16pt] \mathbb{Z} = 0,02$$

Vaje: učbenik “Svet elektronov in atomov 3” stran 62 - naloge 1 - 8

Električna napetost (U)

$$A = F \cdot s \qquad F = m \cdot a$$

A je delo (merimo ga v Joulih - J). F je sila in s je pot.

V drugi enačbi je m = masa in a = pospešek (merjen v m/s²).

$$P \quad = \quad \frac{A}{t} \quad = \quad \frac{J}{s} \quad = \quad W \\[16pt] A = U \cdot e \\[8pt] A = U \cdot t \cdot I \\[8pt] P = \frac{U \cdot \cancel{t} \cdot I}{\cancel{t}} \\[8pt] P = U \cdot I$$

Električno delo: 1 Volt = 1 Joul na Amper sekundo

$$1V = \frac{J}{As} \qquad J = VAs$$

Kirchhoffova zakona

Iz Wikipedije

1. Kirchhoffov zakon TOKOVNEGA VOZLIŠČA

Vsota tokov, ki pritekajo v neko vozlišče v električnem krogu, je enaka vsoti tokov, ki iz tega vozlišča odtekajo, ali drugače povedano, vsota tokov v vozlišču je enaka 0.

Bolj strokovno povedano: I. Kirchhoffov izrek pravi, da je pri vzporedni vezavi uporov na vseh uporih napetost enaka, tok vira pa se razdeli na posamezne upore.

2. Kirchhoffov zakon NAPETOSTNE ZANKE

V sklenjeni tokovni zanki je vsota padcev napetosti na vseh elementih v zanki enaka vsoti napetosti na vseh izvirih napetosti, ki nastopajo v zanki, ali drugače povedano, razlika električnih potencialov v zanki pri zaporedni vezavi upornikov je enaka 0.

Ohmov zakon

Ohmov zakon pravi da je tok skozi upornik pri stalni temperaturi premo sorazmeren napetosti med priključkoma upornika.

$$U = R \cdot I \qquad R = \frac{U}{I} \qquad I = \frac{U}{R}$$

---

• električni tok (I) ✔
• električna napetost (U) ✔
• električno delo ✔
• ohmov zakon
• vezava uporov
  • zaporedno
  • vzporedno
• merlini obseg ampermetra
• merilni obseg voltmetra
• kompenzacijsko merjenje napetosti
• ohmov zakon za generator
• notranji upor baterije
• elektrostatika
• električno polje
• električna napetost (spet?)
• kondenzator
  • vezava kondenzatorja
• gibanje
  • sila
• gibanje naelektrenih delcev v električnem polju
  • dioda
  • trioda
  • elektronski top
• sila na vodnik
• magnetno polje

---

Strani 99, 103 in 104 vse naloge.

$$\overrightarrow{F} = I \cdot \overrightarrow{\mathscr{l}} \cdot \overrightarrow{B}$$

F je sila, I je tok, l je dolžina žice in B je jakost magnetnega polja.

Vaja: elektromotor s tuljavo v magnetnem polju

Imamo elektronsko tuljavo kot na skici. Stranica a je dolga 15 cm in b 8cm. Ima 50 navojev in skozi teče tok 1,2 Ampera. Gostota magnetnega polja je 0,8T. Vrti se s 1500 vrtljaji na minuto.

$$\begin{array}{ccc|c} a & = & 15cm \\ b & = & 8cm \\ N & = & 50 \\ I & = & 1,2A \\ B & = & 0,8N \\ \nu & = & 1500/min \\ \hline M & = & \\ P & = & \end{array}$$

Najprej izračunamo M. Enačba za M od enega navoja je:

$$M_1 \quad = \quad r \cdot F \quad = \quad \frac{b}{2} \cdot F_1 + \frac{b}{2} \cdot F_2$$

Za celoten M od vseh 50 navojev:

$$M = N \cdot \color{#0a0}{b} \cdot I \cdot \color{#0a0}{a} \cdot B \\[12pt] M = \color{#e40}{N} \cdot \color{#919}{I} \cdot \color{#0a0}{S} \cdot \color{#04f}{B} \\[8pt] M = \color{#e40}{50} \cdot \color{#919}{1,2\cancel{A}} \cdot \color{#0a0}{15 \cdot 8 \cdot 10^{-4}m^{\cancel{2}}} \cdot \color{#04f}{0,8\frac{N}{\cancel{A}\cancel{m}}} \\[8pt] M = 50 \cdot 1,2 \cdot 15 \cdot 8 \cdot 10^{-4}m \cdot 0,8N \\[16pt] M = 0,57Nm$$

---

Transformator

Uporablja se za prenos elektrike na velike razdalje.

$$\phi_1 = B_0 \cdot N_1 \cdot \cos{\omega t} \qquad \phi_2 = B_0 \cdot N_2 \cdot \cos{\omega t}$$ $$U_1 = \frac{- \Delta \phi_1}{\Delta t} \qquad U_2 = \frac{- \Delta \phi_2}{\Delta t}$$ $$\frac{U_1}{U_2} = \frac{N_1}{N_2} \qquad P_1 = P_2$$

---