Elektromágnesesség: elektrosztatika, egyenáram, mágneses mező, indukció
Az elektromágnesesség rész az elektrosztatikát, az egyenáramot, a mágneses mezőt és az indukciót öleli fel. A vizsgán tipikus a hálózatszámítás, a kondenzátor, a mágneses erő és a Faraday-törvény; az irányok és előjelek különösen fontosak.
Alapok
- Coulomb: F = kQ1Q2/r²; homogén mezőben E = F/q, U = Ed. Kondenzátor: Q = CU, C = ε0A/d.
- Egyenáram: Ohm I = U/R; sorosan R = ΣR, párhuzamosan 1/R = Σ1/R. Kirchhoff csomóponti és huroktörvénye zárt rendszerre.
- Mágneses erő: F = BIL·sinα vezetőre, F = qvB·sinα mozgó töltésre; a Lorentz-erő iránya jobbkéz-szabály.
- Indukció: ε = -ΔΦ/Δt, Lenz törvénye szerint az indukált áram a fluxusváltozást akadályozza.
Mintapélda
Egy 0,20 m hosszú fémrúd 3,0 m/s sebességgel merőlegesen mozog 0,50 T mágneses mezőben. Mekkora az indukált feszültség és a rúdon átfolyó áram, ha az áramkör ellenállása 1,5 Ω? ε = Blv = 0,50·0,20·3,0 = 0,30 V. I = ε/R = 0,30/1,5 = 0,20 A. A rúd mozgatásához szükséges erő F = BIl = 0,50·0,20·0,20 = 0,020 N, a mechanikai teljesítmény P = Fv = 0,020·3,0 = 0,060 W. Ellenőrzés: I²R = 0,20²·1,5 = 0,060 W, tehát az energia mérleg rendben van.
Csapdák
- A Lenz-törvény irányát sokan a fluxus változásával azonosítják, pedig az indukált áram ellene hat.
- Váltakozó áramnál a csúcs- és effektív érték keverése (Ueff = Umax/√2).
- Feszültségforrás belső ellenállása sorosan csökkenti a kapocsfeszültséget.
- Párhuzamos kapcsolásnál a reciprokos képletet kell használni, nem egyszerű összeadást.