KURZUS: Elektrotechnika
MODUL: Egyenáramú hálózatok
1. lecke: Bevezetés. A villamos jelenségek alapja az elemi töltések létezése. A töltés és mértékegysége. Coulomb törvény. Erővonalkép
Tanulási célok | |||||||
A lecke áttanulmányozása után Ön képes lesz: | |||||||
| |||||||
Tananyag | |||||||
A villamos jelenségek oka az atomon belül található egyes részecskék villamos tulajdonsága. Az atom fő alkotóelemei közül az atommagban található proton pozitív, míg a Bohr-féle atommodell szerint, az atommag körül keringő elektron pontosan ugyanakkora negatív töltéssel rendelkezik. | |||||||
| |||||||
Az atomon belül általában ugyanannyi proton van, mint elektron. A kétféle, ellentétesen töltött részecskék villamosan egymást semlegesítik. Ugyanez mondható el anyagaink nagyobb térfogatú részeiről is. Ha a semleges állapotot megbontjuk azzal, hogy töltött részeket, például elektronokat szakítunk ki és távolítunk el, akkor a visszamaradó anyag pozitív töltéstöbblettel fog rendelkezni, röviden pozitív töltésű lesz. | |||||||
A villamos töltések egymásra erővel hatnak. Az azonos töltések taszítják, a különneműek vonzzák egymást. Egy és egy nagyságú, pontszerű töltés között ható erő nagysága kiszámítható Coulomb törvénye szerint: | |||||||
, | |||||||
ahol a két töltés közötti távolság. Az erő vektor, melyet a tér különböző pontjain erővonalképpel adhatunk meg. Az erő nagyságát az erővonalak sűrűsége érzékelteti, iránya a tér valamely pontján az erővonalhoz húzott érintő iránya és értelme (irányítottsága) az erővonal értelmével egyezik (1.1. ábra). A tér valamely pontját a három térbeli irány egy-egy távolságadatával, az erővektor nagyságát a három térbeli erőkomponens megadásával határozhatjuk meg. Mindez még időben változó is lehet. | |||||||
| |||||||
A villamos jelenségek ilyen általános tárgyalása bonyolult matematikai apparátust igényel, nehézkes és a lényeget gyakran elfedi. Célunk az, hogy először a lehető legegyszerűbb jelenségeket vizsgáljuk, azokból tapasztalatot gyűjtsünk, szemléletet szerezzünk, és ezekkel a lehető legjobban megalapozzuk az egyre összetettebb feladatok értelmezését és magyarázatát. Ennek szellemében a jelen tárgyban nagyrészt a hálózatszámítás törvényszerűségeivel foglalkozunk. Ezen belül először az időben változatlan, úgynevezett egyenáramú hálózatokat vizsgáljuk, majd az időben változó, főként szinuszos áramú hálózatokra általánosítjuk a megismert összefüggéseket. A villamos hálózatokat úgy tekintjük, mint az előbb körvonalazott általános villamos jelenségek egy dimenzióra korlátozott egyszerűbb esetei. | |||||||
A tananyag további részében a villamos és a mágneses tér jellemzőit ismerhetik meg, majd az elméleti összefüggések alkalmazását a villamos gépek és a félvezetők területén. |
Ellenőrző kérdések | |||||||||
1. Milyen részecskék okozzák a villamos jelenségeket?
![]() | |||||||||
2. Mely elemi részecskék rendelkeznek villamos töltéssel?
![]() | |||||||||
3. Mi a villamos töltés mértékegysége?
![]() | |||||||||
4. Milyen hatás nyilvánul meg két töltés között a térben Coulomb törvénye szerint?
![]() |