Witaj! Przygotuj się na podróż po świecie elektromagnetyzmu!
Zaczynamy od Elementów Elektromagnetyzmu, siódmej edycji.
Wektory: Nasze GPS w Przestrzeni
Wyobraź sobie mapę skarbu. Wektory to te strzałki!
Pokazują kierunek i długość.
Mają składowe: X, Y i Z. Jak współrzędne na tej mapie!
Dodawanie wektorów to połączenie strzałek. Koniec jednej do początku drugiej.
Odejmowanie? To odwrócenie wektora i dodanie.
Mnożenie wektorów ma dwie formy: skalarną (wynik to liczba) i wektorową (wynik to wektor).
Iloczyn skalarny (dot product) mówi nam, jak bardzo dwa wektory "pokazują w tym samym kierunku". Myśl o tym jak o wspólnym mianowniku.
Iloczyn wektorowy (cross product) daje wektor prostopadły do dwóch oryginalnych. Wyobraź sobie śrubę - ruch obrotowy (dwa wektory) tworzy ruch postępowy (wynikowy wektor).
Pole Elektryczne: Niewidzialne Siły
Pomyśl o magnesach. Masz biegun północny i południowy.
Pole elektryczne działa podobnie. Tylko zamiast biegunów masz ładunki: dodatnie i ujemne.
Ładunek dodatni tworzy pole, które od niego "ucieka".
Ładunek ujemny tworzy pole, które do niego "wpada".
Siła działająca na ładunek w polu to F = qE. Ładunek (q) razy natężenie pola (E).
Prawo Gaussa łączy pole elektryczne z ładunkiem w zamkniętej powierzchni.
Wyobraź sobie balon. Ładunek w środku to powietrze. Pole elektryczne to ciśnienie na ścianki balonu.
Potencjał Elektryczny: Energia Ukryta w Polu
Potencjał elektryczny to energia potencjalna na jednostkę ładunku.
Wyobraź sobie piłkę na wzgórzu. Ma energię potencjalną.
Jak ją puścisz, energia zamieni się w kinetyczną. Podobnie jest z ładunkiem w polu elektrycznym.
Różnica potencjałów (napięcie) to praca, jaką trzeba wykonać, aby przenieść ładunek z jednego punktu do drugiego.
V = ∫ E · dl. Napięcie to całka z pola elektrycznego po drodze.
Kondensatory: Magazyny Energii
Kondensator to urządzenie, które przechowuje energię elektryczną.
Składa się z dwóch przewodników (płytek) oddzielonych izolatorem (dielektrykiem).
Wyobraź sobie baterię. Kondensator robi podobną rzecz - gromadzi energię.
Pojemność (C) mówi nam, ile ładunku może zgromadzić kondensator przy danym napięciu.
Q = CV. Ładunek (Q) równa się pojemność (C) razy napięcie (V).
Pole Magnetyczne: Niewidzialny Wpływ Ruchu
Pole magnetyczne powstaje, gdy ładunki się poruszają (prąd elektryczny).
Magnesy mają biegun północny i południowy. Podobnie cewka z prądem tworzy pole magnetyczne.
Linie pola magnetycznego są zamknięte. Nie mają początku ani końca.
Siła Lorentza to siła działająca na ładunek poruszający się w polu magnetycznym.
F = qv × B. Ładunek (q) razy prędkość (v) wektorowo przemnożona przez pole (B).
Indukcyjność: Opór Zmianie Prądu
Indukcyjność to własność obwodu, która przeciwdziała zmianom prądu.
Cewka z dużą indukcyjnością "nie lubi", gdy prąd gwałtownie się zmienia.
Wyobraź sobie wahadło. Ciężko je zatrzymać nagle. Indukcyjność działa podobnie na prąd.
Indukcyjność (L) zależy od geometrii cewki i materiału rdzenia.
Fale Elektromagnetyczne: Światło i Radio
Fale elektromagnetyczne to połączenie pola elektrycznego i magnetycznego, które rozchodzą się w przestrzeni.
Światło, radio, mikrofale - to wszystko fale elektromagnetyczne.
Mają częstotliwość i długość fali. Częstotliwość to liczba "machnięć" na sekundę.
Długość fali to odległość między dwoma szczytami fali.
Prędkość fali elektromagnetycznej w próżni to stała c (prędkość światła).
c = 1 / √(ε₀μ₀). Stała dielektryczna próżni (ε₀) i przenikalność magnetyczna próżni (μ₀).
To tylko podstawy. Elementy Elektromagnetyzmu to skarbnica wiedzy. Powodzenia!
