EÐL 303 Rafsvið, segulsvið og rásir

Undanfari: EÐL 203

Í áfangamarkmiðum eru tilgreind verkefni sem æskilegt er að nemendur vinni í tengslum við efni áfangans.

Áfangamarkmið
Nemandi
geti beitt hugtökunum rafkraftur og rafsvið en í því felst að
nota lögmál Coulombs til að finna kraftverkun á milli hleðslna og gera tilraun sem staðfestir lögmál Coulombs
skilgreina rafsvið og nota þá skilgreiningu ásamt lögmáli Coulombs til að
finna styrk þess í nánd við hlaðna eind og eindir og kunna að teikna rafsviðslínur
lýsa tilraun Millikans og skilgreina einingarhleðsluna
koma orðum að Gausslögmáli og finna með því rafsviðsstyrk ínánd við kúlu, taug og flöt sem er hlaðinn
kunni að nota hugtakið rafspenna en í því felst að
kunna vinnuskilgreiningu spennu
finna spennumun á milli hvaða punkta sem er í einsleitu rafsviði og teikna jafnspennulínur fyrir einfaldar aðstæður
finna orku og hraða hlaðinna einda sem fara yfir spennumun og þekkja eininguna rafeindavolt
koma orðum að skilgreiningu rýmdar þéttis, reikna rýmd plötuþéttis, lýsa
og geta gert tilraun þar sem jafna fyrir rýmd plötuþéttis er staðfest
útskýra hvers vegna mismunur er á rafsvörunareiginleikum efna, kunna að reikna áhrif rafsvara á rýmd, spennu og rafsvið í þétti og reikna orku í hlöðnum þétti
reikna heildarrýmd fyrir raðtengda og hliðtengda þétta og kunna að tengja rás og mæla afhleðslu þéttis um viðnám
þekki jafnstraumsrásir en í því felst að
tengja einfalda rafrás og geta mælt straum, spennu og viðnám í henni
þekkja Ohms-lögmál, samband afls, spennu og straums og kunna að reikna heildarviðnám í rás sem í eru rað- og hliðtengd viðnám
kunna skil á eðlisviðnámi og viðnámshitastuðli efna
geta beitt reglum Kirchhoffs um tengipunkt í rafrás og um hringrás sem í eru raðtengdar rafhlöður og viðnám
geta útskýrt pólspennu, íspennu og innra viðnám rafhlöðu og kunna að tengja rás og mæla íspennu rafhlöðu
teikna í grófum dráttum einfalda rafrás á heimili, vita að þar er um riðspennu að ræða og þekkja til öryggisatriða varðandi rafmagnstæki og raflagnir
þekki segulsvið en í því felst að
kunna að draga upp segullínur umhverfis segla, leiðara og spólur sem flytja straum og nota hægrihandarreglur til að ákvarða stefnu segulsviðs
kunna skilgreiningu á styrk segulsviðs út frá krafti sem verkar frá því á leiðara sem flytur rafstraum og geta lýst og gert tilraun þar sem styrkur segulsviðs er mældur með straumvog
nota jöfnuna F=qvB þver til að reikna einföld dæmi og reikna radíus brautar hlaðinnar agnar með þekktan massa og hleðslu sem hreyfist hornrétt á þekkt, jafnt segulsvið og einnig gera grein fyrir hraðasíu einda
geta reiknað segulsvið í ákveðinni fjarlægð frá beinum straumleiðara, í miðju n-vafninga flatspólu, í miðju tómrar langspólu og í miðju langspólu sem í er efni með þekktan segulsvörunarstuðul ef um þessi tæki fer þekktur straumur
kunni skil á spani en í því felst að
útskýra hvernig íspenna spanast í spólu þegar segulflæði um hana breytist og finna í hvaða átt spanstraumurinn í spólunni rennur og nota lögmál Faradays og Lenz til að leysa einföld dæmi
útskýra hvernig spönuð íspenna kemur fram við víxlspan og sjálfspan og hvers vegna íspenna spanast í leiðara sem dreginn er þvert á segulsvið, reikna íspennuna út frá gefnum forsendum, geta einnig útskýrt spennubreyta og gert tilraunir þar sem span er kannað
geti lýst rafsegulbylgjum en í því felst að
lýsa forsendu Maxwells um færslustraum og vita um samband ljóshraðans við segulsvörunarstuðul og rafsvörunarstuðul lofttæmis
teikna upp rafsvið og segulsvið í rafsegulbylgju, kunna samband bylgjulengdar, hraða og tíðni og hvernig styrkur geislunar breytist með fjarlægð frá geislagjafa
lýsa hvernig rafsegulbylgjur má nema á tvennan hátt með móttakara og útskýra hlutverk RLC-rásar í útvarpi og hvernig hún er notuð til að velja merki frá mismunandi útvarpsstöðvum

Efnisatriði
Rafleiðari, einangrari, lögmál Coulombs, tilraun Millikans, einingarhleðsla, rafsviðslínur, styrkur rafsviðs og lögmál Gauss. Rafspenna, volt, jafnspennulínur, jafnspennufletir, íspenna, rafeindavolt, þéttir, rýmd þéttis, farad, rafsvari, rafsvörunarstuðull, hlið- og raðtengdir þéttar. Jafnstraumsrás, rafstraumur, lögmál Ohms, viðnám, eðlisviðnám, óm, hitastuðull viðnáms, rafafl, reglur Kirchhoffs, hlið- og raðtenging í rás, jafngild viðnám, íspenna, pólspenna, innra viðnám. Hægrihandarregla segulsviðs, hægrihandarregla segulkrafts, styrkur segulsviðs, tesla, gauss, hraðasía fyrir hlaðnar eindir, spóla, rafsegull, segulsvörunarstuðull. Spönuð íspenna, segulflæði, lögmál Faradays, lögmál Lenz, víxlspan, sjálfspan og spennubreytir.