FyzWeb  odpovědna

Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!


nalezeno 170 dotazů obsahujících »elektric«

152) Posuvný proud08. 07. 2002

Dotaz: Můj dotaz souvisí s Maxwellovými rovnicemi - není mi jasné co přesne si mám představit pod posuvným proudem, který Maxwell doplnil do rovnice formulující zákon celkového proudu (kromě toho že díky němu mají rovnice obecnou platnost-tedy platí ve všech polích). A proč je možné ho vyjádřit jako parciální derivaci vektoru elektrické indukce podle času? Pak by mě ještě zajímalo, jestli byla rychlost světla určena poprvé řešením z maxwellových rovnic odvozené vlnové rovnice pomocí permeability a permitivity, nebo pomocí nějakého experimentu. (Petr Pokorný)

Odpověď: Milý pane kolego, možná Vás trochu zklamu, ale takový je život. Třeba ani není nic, co by bylo nutno si "představit". Představa pomůže, ale je vždycky jen jistým modelem, který něco podstatného znázorní, ale něco jiného zakryje nebo naopak přidává něco, co v reálu není. Budete-li svému mladšímu synovci vysvětlovat Vy, co je to elektřina a elektrický proud, asi řeknete něco jako "Elektrony jsou jako malí zelení mužíčci, co pobíhají uvnitř drátů a orientují se tam, kam je zrovna tlačíme vnějším napětím. A to napětí je, jako kdybychom tu trubici zvedli tam, kde má být napětí větší. A ti mužíčci nemůžou zmizet, (takže pro ně platí rovnice kontinuity), navíc je v obvyklých podmínkách ani nemůžeme nějak podstatněji stlačit k sobě, a proto elektrický okruh je vždycky uzavřený, má-li opravdu téci proud I." Jenomže to není tak docela pravda, protože když nabíjíte kondenzátor, tak okruh není uzavřený - obě desky jsou přece odděleny izolátorem! No ale doplníme-li člen Ip (posuvný proud) ke členu I, tak se jím elektrický proud uzavře. To samo o sobě by bylo dobrým důvodem k zavedení. Ale lze i potvrdit, že takto zavedený proud Ip má i všechny další vlastnosti "obyčejného" proudu, např. že vytváří magnetické pole. Proto ho také zavádíme. Říkáme mu ale raději "Maxwellův". To označení "posuvný" je z představ, že existuje všudypřítomný nevažitelný éter, jehož chvění se projevuje jako světlo, jehož vnitřní napětí je dáno elektrickým polem E a deformace (posunutí) se pak jeví jako elektrická indukce D (angl. Displacement = posunutí). Na posuvný proud se nenajde nějaký mechanický model. On totiž existuje i ve vakuu, kde není (z hlediska klasické elektrodynamiky) nic, co by se mohlo posouvat. Ale berme to jako fakt, že doplněním tohoto výrazu se nám náš starý známý proud "zacelí" - že to je právě to, co mu chybělo k dokonalosti. A proč je možné ho vyjádřit jako parciální derivaci vektoru elektrické indukce podle času? No to je právě ten výraz, který by nám chyběl pro rovnici kontinuity.
Rychlost světla byla nejprve změřena v dobách, kdy naoka o světle nebyla vůbec spojována s elektřinou a magneticmem. Až Weber vypočítal, že změny elektromagnetického pole by se měly šířit rychlostí, která se nápadně podobala rychlosti světla, a skvěle (tj. odvážně, ale pravdivě) z toho vydedukoval, že světlo je elektromagnetické povahy. Přečtete si o tom v učebnicích o historii fyziky.
(J.Obdržálek)   >>>  

153) Změny vlastností plynů při ionizaci21. 06. 2002

Dotaz: 1) Kde lze najít (web nebo publikace) něco o změnách vlastností plynů a vodních par při ionizaci. Zajímá mne zejména změna elektrického odporu a elektrické pevnosti plynů při ionizaci. 2) Lze docílit ionizace pomocí laserového paprsku ? (Jiří Büllow)

Odpověď: 1/ Konkrétně fyziku plazmatu lze najít na stránce http://vega.fjfi.cvut.cz/docs/umfmat/umf_url.html,
tam se klikne na čtyřku, a jde se poněkud dolů - pod jadernou fyzikou je fyzika plazmatu. Další informace naleznete na stránkách:
http://www.plasmas.org/index.html, http://FusEdWeb.pppl.gov/index.html, http://www.plasmacoalition.org/, http://fusioned.gat.com/Teachers/SlideShow.html

http://www.aldebaran.cz/ Bohužel na tomto serveru nejsou udělány výboje v plynech, nicméně jsou tam hezké obrázky a hlavně české povídání o plazmatu vůbec.

Co se týče změny elektrické vodivosti a elektrické pevnosti při ionizaci, je odpověď značně závislá na druhu plynu a stupni ionizace. Obecně se dá říci, že ionizovaný plyn se stává elektricky vodivý (je třeba uvážit, že v atmosféře kolem nás je v každém kubickém cm asi 2000 iontů), a že za určitých podmínek (aplikací dostatečně vysokého napětí mezi elektrodami, mezi kterými se vodivost plynu měří) dojde k lavinovému efektu, kdy již vytvořené elektrony a ionty na své dráze dále ionizují, čímž stupeň ionizace, a tím i vodivost prudce stoupá. Nemalou úlohu přitom hrají i tzv. gama procesy, tj. sekundarni emise elektronů z povrchu elektrody. Závislost tzv. zápalného napětí samostatného výboje na součinu tlaku plynu a vzdálenosti rovinných elektrod (p.d) udává tzv. Paschenův zákon, což je pro daný plyn plynulá křivka s jedním minimem pro určité p.d. Zápalné napětí lze snížit, pokud se poskytnou nějaké nabité částice navíc (tj. kromě těch, které si elektrony nebo ionty na své dráze nebo interakci s elektrodou samy "vyrobí"), např. ionizací prostoru mezi elektrodami zářením, aplikací dodatečného napětí na pomocnou elektrodu s ostrým hrotem umístěnou mezi hlavními elektrodami (tak se zapaluje fotografický blesk), termickou emisí elektronů z ohřátého povrchu katody (tak se zapaluje výboj v zářivce). Elektrická pevnost plynů je termín technický, který je v podstatě ekvivalentní termínu zápalné napětí. Moje představa o něm je ta, že se vztahuje k přesně definovanému tvaru elektrod, mezi kterými se tato pevnost měří, a udává se za daného, většinou atmosferického tlaku (pokud tedy výboj vznikne, bude to jiskrový výboj).

2/ Co se týče druhé otázky, ionizace pomocí laserového paprsku, tam odpověď závisí na energii fotonů a na celkové hustotě energie ve svazku. Vzhledem k tomu, že teď máme v ČR výkonný laserový systém PALS, který se používá na generaci plazmatu interakcí laserového paprsku s pevnou látkou, doporučuji podívat se na jeho www stranku (v češtině) http://www.pals.cas.cz/pals/pac001hp.htm.(Prof.RNDr. Milan Tichý DrSc. - 21.6.2002)

(M. Tichý)   >>>  

154) Chlazení elektrickým proudem19. 06. 2002

Dotaz: Na jakém principu je chlazení elektrickým proudem a nebo je to nějaký blud? (Marek)

Odpověď: Asi máte na mysli Peltierův jev, který je právě obrácený (doplňkový) k Seebockově jevu. Blud to tedy není, ale samozřejmě - něco za něco. Mějme uzavřený elektrický obvod tvořený materiály A a B. Zanedbejme ohmický odpor, tedy to, že jak v mase toho A i toho B se vyvíjí Joulovo teplo. Pak elektrický proud jdoucí v daném okamžiku jistým směrem projde jednak rozhraní AB, jednak (jinde) BA. Jedno z těchto rozhraní se pak trochu zahřívá, druhé se stejně tolik ochlazuje. Platí tedy i zákon zachování energie, i 2. td. zákon. V praxi jde o to, najít materiály (např. vhodný polovodič typu p a typu n, nebo bismut a železo), kde je tento jev dost velký a které přitom nemají moc špatnou vodivost - aby Joulovo teplo nakonec nepřekrylo to ochlazení. Ale ono je to vlastně úplně stejné, i když si vezmete z kuchyně elektrickou ledničku. I do ní vháníte elektrický proud, ona vám něco chladí (mrazák) - ale nutně něco jiného zahřívá (výparník vzadu). Takže tohle "něco za něco" máte i tady.(JO -19.6.2002)

Milý kolego, asi máte doma ledničku na elektriku, takže chlazení elektrickým proudem blud není. Spíše než standardní ledničku, kde elektřina pohání motor kompresoru a chladí se tak, že se pomocí stlačování a expanze chladícího média čerpá teplo zevnitř ven, jste měl asi na mysli možnost "přímého" chlazení. To je možné pomocí Peltierova jevu, kdy proud tekoucí přes spoj dvou kovů tento spoj v jednom směru ohřívá, v druhém chladí. Je to jev obrácený k termoelektrickému jevu, kde zahřívání jednoho spoje a chlazení druhého způsobuje proud v obvodu. Chladící články založené na Peltierově jevu jsou komerčně dostupné a pro některé aplikace se používají, např. se jimi dá chladit procesor. Zkuste se podívat na www na jméno Peltier.(JD -19.6.2002)

(J.Dolejší, J.Obdržálek)   >>>  

155) 4. skupenství07. 06. 2002

Dotaz: Jak by teoreticky vypadal fázový diagram obecné látky se zakreslaným 4. skupenstvím(plazma). (Karel)

Odpověď: Jakkoliv se říká, že plasma je čtvrté skupenství hmoty, nedá se to brát až tak dogmaticky. Je samozřejmě rozdíl mezi tím, jsou-li nejmenší částečky plynu navenek elektricky neutrální a působí na sebe na dálku nanejvýš dipól-dipólovou interakcí (o dva mocninné řády slabší než náboje), anebo je-li tvořen zápornými elektrony a kladnými ionty (neřkuli jen samotnými jádry, jako u vodíku). Jenomže tomu chybí to, co je podstatné pro fázový přechod, totiž náhlá, skoková změna fyzikálních veličin (např. měrný objem) při nepatrné změně teploty. Takže to je spíše něco jako rozmazaný fázový přechod. To ostatní si jistě doplníte sám: v pV diagramu bude stabilní oblast plasmatu ve vysokých teplotách (daleko od počátku), spíše při nízkých tlacích. Ovšem zase to neextrapolujte moc daleko. Při opravdu hodně vysokých teplotách (a tlacích) se vám nastartují termonukleární reakce, když hustotu budete zvyšovat dále, můžete dojít do stavu, kdy se začnou uplatňovat obecně relativistické jevy a nakonec vám vše zkolabuje do černé díry. Naopak půjdete-li s hustotou k nule, je otázka, co dělat se "systémem", kde máte třeba 1 částici na kubický kilometr (nebo světelný rok ...)
(J. Obdržálek)   >>>  

156) Účinnost reproduktoru03. 06. 2002

Dotaz: Mohu se vás zeptat, jaká je účinnost klasického dynamického reproduktoru? (Poměr mezi vyzařovaným akustickým výkonem a dodávaným elektrickým příkonem) Snažil jsem se to najít ve všemožných tabulkách, ale nikde jsem neuspěl. (Pavel Koška)

Odpověď: Účinnost převodu z elektrického příkonu na akustický vyzářený výkon se v optimálním případě pohybuje okolo 1%, ale může být i daleko míň a jen zřídka je vyšší. Je to pochopitelně také závislé na frekvenci a předpokladu malého zkreslení (příkon se nedá hnát do krajnosti). Pokud má reproduktor uvedenu nějakou nominální hodnotu příkonu, pak tento příkon vydrží obvykle jen velmi krátkou dobu, pak se uvaří. Naštěstí hudba je plná pauz a tohle moc nehrozí. Výrobci totiž dost blafují a chtěji vypadat co nejlepší.
(J.Obdržálek)   >>>