11. osztályos fizika anyag összefoglaló tétel

Erővonalak:

Az erővonalak olyan elképzelt görbék, amelyek a pozitív töltésből indulnak, a negatív töltésen végződnek, és az erővonal érintője minden pontban a térerősségvektor. Minden ponton csak egy erővonal halad át. Ha a térerősség E nagyságú és a felület A nagyságú, akkor a felületet metsző erővonalak száma y = E × A. Ez a mennyiség az elektromos fluxus, jele: y, egysége: Nm²/C.

Zárt felületre az elektromos fluxus egyenlő a bezárt össztöltés 4kp-szeresével. y = 4kpQ. Ez a Gauss-tétel, avagy Maxwell első törvénye.

Az elektromos mező munkája:

Az elektromos tér erőt fejt ki a benne lévő Q töltésű próbatestre, ezért a próbatest mozgatásakor általában munkát végzünk F = Q × E. Ha a nyugvó töltések által keltett elektromos térben egy rögzített A pontból egy B pontba viszünk Q töltést, akkor a végzett munka független az A-ból B-be vezető útvonaltól, és csak az A és B pont helyétől függ, azaz W_AB/Q = állandó.

Zárt görbe mentén a Q töltésen végzett összes munka zérus, azaz zárt hurokra a körfeszültség nulla. Ez az elektrosztatika 2. alaptörvénye, avagy Maxwell 2. törvénye.

A feszültség:

A feszültség egysége a volt, jele V. Az elektromos tér két pontja között 1 V a feszültség, ha 1 C töltést 1 J munkával vihetünk át egyik pontból a másikba.

Potenciál:

Az elektromos térben egy Q töltésen akkor végzünk munkát, ha van térerősség irányú elmozdulás. Ha az elmozdulás mindig merőleges a térerősségre, akkor nincs munkavégzés. Így az ilyen felületen elhelyezkedő pontok közötti feszültség nulla. Ezek a felületek úgy is jellemezhetők, hogy egy általunk kiválasztott nullaszinthez képest megadjuk azt a munkát, amelyet végeznünk kell a térben ahhoz, hogy a töltést a kérdéses felületre juttassuk. Ekkor azt mondjuk, hogy Q töltés helyzeti energiája egy adott szinten W, így a W/Q hányados erre a szintre jellemző érték, neve potenciál, jele U: U = W/Q.

Kapacitás:

Ha egy fémtestre töltés viszünk, akkor a test potenciálja a rávitt töltéssel arányosa nő, feltéve, hogy a fémtest környezete közben nem változik. A magányos vezetőre jellemző a rávitt töltés és a létrejött potenciál hányadosa, neve töltésbefogadó képesség vagy kapacitás, jele C. C = Q/U. A nagy kapacitás azt jelenti, hogy a testre sok töltés vihető fel úgy, hogy a potenciálja kicsi marad. A kapacitás egysége a farad, jele F.

Kondenzátorok:

A síkkondenzátor lényegében két azonos kiterjedésű párhuzamos fémlemez, amelyeket +Q illetve –Q töltéssel látunk el. A síkkondenzátor kapacitása egyenesen arányos a felülettel és fordítottan arányos a lemezek távolságával.

Kondenzátorok kapcsolása:

Soros kapcsolás: kondenzátor kapcsolása két pont között soros, ha a két pont között nincs semmiféle elágazás. Sorosan kapcsolt kondenzátorok esetén az eredő kapacitás reciproka az egyes kapacitások reciprokainak az összege.

Párhuzamos kapcsolás: párhuzamos a kondenzátor kapcsolása, ha a csatlakozási pontok egy-egy oldalon, azonos potenciálon vannak. A párhuzamosan kapcsolt kondenzátorok kapacitásai összeadódnak.

Az elektromos áram:

Az elektromos töltések adott helyen való áthaladása az elektromos áram. Az áram intenzitását az áramerősség jellemzi, amely megmutatja, hogy mennyi töltés halad át az adott helyen egységnyi idő alatt. Jele: I, nagysága I = DQ/Dt, ahol DQ jelenti a vezető teljes keresztmetszetén Dt idő alatt átáramló töltés mennyiségét. Az elektromos áramerősség egysége az amper, jele: A. Az 1 A erősségű áram esetén a vezető minden keresztmetszetén 1 s alatt 1 C töltés halad át. Egyenáram esetén az I = DQ/Dt hányados állandó értéket ad, függetlenül a Dt nagyságától.

Ellenállás:

Egy hosszú fémes vezetőn az áram erőssége és a két végpont közötti feszültség egyenes arányosságot mutat: U/I = állandó. Az állandó értéke független a fogyasztóra kapcsolt feszültségtől vagy a rajta átfolyó áramtól, így kizárólag az adott fogyasztóra jellemző. Neve elektromos ellenállás, jele: R. Az ellenállás egysége az ohm. Jele: W. Egy vezeték ellenállása akkor 1W, ha 1V feszültség hatására 1A erősségű áram halad benne. Fémes vezetők ellenállása függ az anyagi minőségtől és a hőmérséklettől.

Fogyasztók kapcsolása:

Soros: Egy áramkörben az ellenállások kapcsolása két pont között soros, ha a két pont között nincs semmiféle elágazás. Egy sorosan kapcsolt ellenállásokat tartalmazó áramkör eredő ellenállásán azt az ellenállást értjük, amelyet ugyanarra az U₀ feszültségű telepre kapcsolva, ugyanaz az I áramerősség jön létre.