Zápisy do sešitu: El. náboj a síla Elektrické pole Práce v el. poli Rozložení náboje na vodiči Vodič v el. poli Izolant v el. poli Kapacita, kondenzátor El. proud Vodiče, polovodiče, nevodiče Prakt. práce: měření VA char. rezistoru Ohmův zákon Rezistor, reostat, potenciometr Spojování rezistorů Ohmův zákon pro celý obvod Kirchhoffovy zákony Vlastní polovodič Termistor Fotorezistor Dioda - pokusy Příměsový polovodič Princip diody Usměrňování diodou Graetzovo zapojení Praktické ovládání generátoru a osciloskopu Náhr. schéma diody Kondenzátor ve střídavém obvodu Kapacita diody VA char. diody a Zenerovy diody Zdvojovač napětí Televize a osciloskop Urychlování elektronů Vychylovací destičky Stacionární magnetické pole Magnetická síla (zač. a pokr.) Magn. poli přímého vodiče Mag. pole závitu a cívky Nabitá částice v mag. poli Shrnutí televize a osciloskopu Síla působící mezi dvěma vodiči Stejnosměrný elektromotor Magnetické vlastnosti materiálů Elektromagnet El. zvonek Elmag. relé Druhy elektromotorů Elmag. indukce - vznik ind. napětí Faradayův zák. elmag. ind. Magn. ind. tok Ind. proud Vířivé proudy Vl. indukce Zhášecí obvody cívek Rekuperační dioda Energie el. a mag. pole El. proud v plynech Jiskrový výboj Obloukový výboj Doutnavý výboj Koróna, katodové a kanálové záření LED Žárovka Bipolární tranzistor Unipolární tranzistor Operační zesilovač Práce a výkon Ef. hodnota proudu Regulace výkonu Tyristor Přenos rádiového signálu Amplitudová modulace Frekvenční modulace Sériový RLC obvod Fázorový diagram Elmag. oscilátor Výkon v RLC obvodu Amplitudová demodulace (krystalka) Frekvenční demodulace Rádiový přijímač Stereofonní vysílání Televize El. proud v kapalinách
35. hodina - čtvrtek 5.2. 2004
Test na polovodiče - viz zde.
36. hodina - pondělí 9.2. 2004
Dva dlouhé přímé vodiče vedle sebe ... vzájemná vzdálenost d, protékající proudy I1, I2. Vodiče na sebe působí silou - prostřednictvím svých magn. polí.
 |
 |
|
| Proud prochází stejným směrem. V oblasti mezi vodiči jdou siločáry obou magnetických polí proti sobě - pole se zeslabuje, v oblasti vně vodičů mají siločáry obou polí stejný směr - pole se zesiluje a vodiče jsou tlačeny k sobě. Výsl. tvar pole dole. | Proud prochází opačným směrem. V oblasti mezi vodiči mají siločáry obou polí stejný směr - pole se zesiluje, v oblasti vně vodičů jdou siločáry obou magnetických polí proti sobě - pole se zeslabuje a vodiče jsou taženy od sebe. Výsl. tvar pole dole. | |
 |
 |
Jiný pohled... přes sílu působící na vodič v mag. poli. Jeden vodič (třeba ten vlevo) vytváří magnetické pole a druhý vodič je vodič nacházející se v tomto magnetickém poli. Směr síly působící na tento vodič určíme pomocí Flemingova pravidla levé ruky.
 |
 |
Prochází-li proud stejným směrem, vodiče se přitahují, prochází-li opačným směrem, odpuzují se.
Velikost síly:
Velikost indukce magnetického pole , kterou
vytváří vodič 1 v místě 2, je  . Na vodič 2 působí v tomto místě síla F = BI2l. Po dosazení za velikost magnetické indukce je
To je síla, kterou se vodiče přitahují nebo odpuzují. |
 |
Pomocí tohoto vztahu pro sílu se definuje jedna ze sedmi základních jednotek SI, jednotka elektrického proudu ampér.
Dvěma nekonečně dlouhými rovnoběžnými přímými vodiči zanedbatelného průřezu umístěnými ve vakuu ve vzájemné vzdálenosti jednoho metru protéká stálý proud jednoho ampéru, jestliže se vodiče přitahují silou 2.10-7 N na jeden metr délky vodiče.
DOMÁCÍ ÚKOL: Ověřte si podle vzorce, že je tato definice správná.
37. hodina - čtvrtek 12.2. 2004
Zadání: Umístěte v homogenním mag. poli obdélníkovou smyčku tak, aby při zavedení proudu do ní a) se otočila o 90 stupňů v kladném směru, b)se nepohnula, c) její pootočení bylo maximální.
Řešení:
a)  |
b)  |
c)  |
| Závit se pootočí do polohy b) a zůstane stát. | Závit se pootočí do polohy b) a zůstane stát. |
V případě c) se závit po pootočení ještě "přetočí" o kousek dál. Stačilo by, aby se v takovém okamžiku vždy změnil směr proudu a závit by se otáčel stále - dostali bychom elektromotor.
38. hodina - pondělí 16.2. 2004
Závit, kterým prochází elektrický proud, je umístěn v homogenním magnetickém poli. Částmi závitu, které jsou rovnoběžné s póly magnetu, tedy protéká proud opačnými směry. Směr síly působící na tyto části se určí Flemingovým pravidlem levé ruky. Síla má směr kolmý ke směru proudu a k magnetickým siločárám, působí tedy vždy "do stran". Síly působící na obě části mají opačný směr => na závit působí moment sil a závit se otáčí. Jakmile je závit ve vodorovné poloze, je třeba změnit směr proudu závitem (rozmyslete si to!). To je zajištěno komutátorem (červená součástka vlevo). Skládá se ze dvou vodivých půlválců oddělených nevodivou vložkou. Celek tvoří válec, ke kterému zvnějšku přiléhají vodiče - kartáčky - připojené ke svorkám zdroje stejnosměrného napětí. Vždy když je závit ve vodorovné poloze, chvíli jim proud neprochází, závit se otáčí chvíli setrvačností a pak začíná procházet proud opačným směrem.
Rychlost otáčení motoru je dána velikostí magnetické síly. Ta je přímo úměrná proudu procházejícímu vodičem - viz zde. Potřebujeme-li tedy silnější motor, je třeba, aby jím procházel větší proud. Pak je třeba, aby byl motor robustnější.
Například motorem běžného vysavače prochází proud zhruba 7 A, zatímco motorem lokomotivy 5000 A. Kolik je to v tramvaji?
Pohyblivá část elektromotoru se nazývá rotor, pevná část je stator.
DOMÁCÍ ÚKOL: Udělejte si vlastní elektromotor - návod je zde.
Tři zákl. skupiny látek ... podle velikosti relativní permeability.
| Druh látky | Relativní permeabilita mr |
| diamagnetická | nepatrně menší než jedna |
| paramagnetická | nepatrně větší než jedna |
| feromagnetická | mnohem větší než jedna |
Původ magn. vlastností ... elektrony v atomech látky se pohybují a tím kolem sebe vytvářejí magnetické pole. Tato elementární magnetická pole se skládají a určují výsledné magnetické pole atomů a tím vlastnosti látky.
Diamagnetické látky: elementární magnetická pole se zcela ruší, látky
zeslabují magnetické pole, do kterého jsou vloženy (jsou z něho slabě
vytlačovány).
Příklady: zlato, měď, rtuť, voda, inertní plyny, ...
Typická permeabilita: měď má mr = 0,999 990.
Paramagnetické látky: elementární magnetická pole se ruší jen částečně,
látky zesilují magnetické pole, do kterého jsou vloženy (jsou do něho slabě
vtahovány). Vnějším magnetickým polem nelze atomy uspořádat tak, aby látka
více zesilovala magnetické pole - tomu brání tepelný pohyb atomů.
Příklady: hliník, sodík, draslík, ...
Typická permeabilita: hliník má mr = 1,000 023.
Feromagnetické látky: mají stejné atomy jako paramagnetické látky, ale
ty jsou uspořádány do malých domén, které jsou souhlasně zmagnetovány. Látky
značně zesilují magnetické pole, do kterého jsou vloženy (jsou do něho
silně vtahovány). Po vložení do magnetického pole se zvětšuje doména ,
která je zmagnetována ve stejném směru, a ostatní domény se pak navíc natáčejí
tak, aby jejich magn. pole souhlasilo s vnějším magn. polem. Doménová
struktura nakonec zmizí - látka je magneticky nasycena. Když pak látku z
magnetického pole vyndáme, látka zůstává částečně zmagnetovaná.
Příklady: železo, kobalt, nikl a (nejen) jejich slitiny.
Typická permeabilita: ocel má mr = 8000.
39. hodina - čtvrtek 19.2. 2004
Cívka s proudem má kolem sebe mag. pole - slabé.
Cívka s jádrem s feromag. materiálu - podstatně lepší (jádro zesiluje mag.
pole)
Pokus - kolik unese elektromagnet napájený plochou baterií?
Použití elektromagnetu:
Velké elektromagnety silnější než permanentní magnety => zvedání železného šrotu při nakládání ¤ (foto zde ¤), fyzikální přístroje (urychlovače a detektory - viz. stránky evropského fyzikálního ústavu CERN ¤), v elektromotory ¤ místo permanentních magnetů či v elektrický zvonek ¤. Jejich výhodou je, že jejich magnetické působení se dá vypnout.
Obvod je zapojen tak, že při sepnutí spínače začne procházet proud cívkou a ta přitáhne paličku, která uhodí do kloboučku. Tím se palička přestane dotýkat kontaktu, obvod se rozpojí, magnetické působení cívky zanikne a pružinka přitáhne paličku zpět. Tím se opět začne procházet el. proud cívkou atd.
DOMÁCÍ ÚKOL: Dokreslete příslušné vodiče do obvodu.
- řídící obvod s cívkou a řízený obvod - řídícím obvodem se ovládá řízený obvod.
Cívka s jádrem i kotva - magneticky měkká ocel. Sepnutí řídícího obvodu => cívkou prochází proud a stává se magnetem => přitáhne kotvu. Konec kotvy k sobě přitlačí pružné jazýčky spínače řízeného obvodu a řízeným obvodem tak začne procházet proud.
Malý proud v řídícím obvodu, velký v řízeném obvodu
Použití:
40. hodina - pondělí 23.2. 2004
Využití relé jako v zabezpečovacích zařízeních.
41. hodina - čtvrtek 26.2. 2004
Na obrázcích není zakreslen komutátor!
1. Elektromotor s cizím buzením (cize buzený elektromotor) - jsou potřeba dva zdroje napětí
2. Sériový elektromotor- budící obvod i rotor jsou zapojeny v sérii.
3. Derivační elektromotor - budící obvod a rotor jsou zapojeny paralelně.
Cívka připojená k ampérmetru. Kolem ní pohyb magnetem - ampérmetrem protéká proud, na cívce se indukuje napětí.
Velikost napětí závisí na (pracovní nápady):
42. hodina - pondělí 8.3. 2004
Napětí Ui indukovaného na jednom závitu:
,
kde DF je změna magnetického indukčního toku ¤ za čas Dt.
Je-li závitů N, platí
| Magnetický
indukční tok F = BS, B ... velikost magnetické indukce v okolí závitu S ... plocha závitu. Vektor magnetické indukce je kolmý k ploše závitu |
 |
| Indukce není kolmá k ploše závitu ... F = BScosa |  |
Obecně ... pomocí
skalárního součinu ... 
(normálový vektor 
má jednotkovou velikost).
Zavedeme 
...
Platí tedy:
rychlejší změna magnetického pole v cívce => větší indukované napětí
stejná rychlost změny mag. pole ... vyšší napětí se indukuje na cívce, která je umístěna v silnějším magn. poli a má průřez o větší ploše;
i na nepohyblivé cívce v homogenním magn. poli se může indukovat napětí; stačí, když se s časem mění průřez cívky (viz aplet ¤);
více závitů => větší indukované napětí;
když přibližujeme tyčový magnet k cívce naplocho (viz obr. zde ¤), napětí se neindukuje, protože se nemění magn. indukční tok cívkou (siločáry magn. pole magnetu jsou kolmé na osu cívky, magn. indukční tok cívkou je tedy stále prakticky nulový).
Cívka je v uzavřeném obvodu a indukuje se na ní napětí
=> obvodem protéká indukovaný proud 
.
Směr proudu vyjádřen znaménkem minus ve Faradayově zákoně (formuluje se také jako samostatný Lenzův zákon): Indukovaný proud má takový směr, že svými magnetickými účinky působí proti změně, která ho vyvolala.
Pokus:
Uzavřeme obvod, kroužek se odpuzuje od cívky. Přerušíme obvod, kroužek se k cívce přitahuje.
Vysvětlení:
1. Uzavření obvodu:
Indukovaný proud v kroužku svými účinky působí proti změně,
která ho vyvolává, tj. proti nárůstu magnetické indukce magnetického pole
cívky. Magnetická indukce magnetického pole vytvořeného proudem v kroužku
má tedy opačný směr než magnetická indukce magnetického pole cívky a tak
ho zeslabuje, proud v kroužku má tedy opačný směr než proud v cívce (viz.
magn.
pole okolo závitu ¤) a kroužek se odpuzuje od cívky (viz silové
působení mezi vodiči s proudem ¤).
2. Rozpojení obvodu:
Indukovaný proud v kroužku svými účinky působí proti změně,
která ho vyvolává, tj. proti poklesu magnetické indukce magnetického pole cívky.
Magnetická indukce magnetického pole vytvořeného proudem v kroužku má tedy
stejný směr jako magnetická indukce magnetického pole cívky a tak ho
posiluje, proud v kroužku má tedy stejný směr než proud v cívce (viz. magn.
pole okolo závitu ¤) a kroužek se přitahuje k cívce (viz silové
působení mezi vodiči s proudem ¤).
Další pokus (přesvědčivější): Postavíme cívku na stůl, dáme do ní jádro a na něj volně navlékneme kroužek. Potom cívku na okamžik připojíme ke zdroji síťového napětí 230 V. Kroužek vyletí asi 2 m vysoko.
