Kordame üle!

1.1. Elektrilaeng

Kehade laadumine on seotud vabade elektronide ümberpaiknemisega kehades. Kui kehas on elektronide liig, on keha laetud negatiivselt, ja kui keha on elektrone ära andnud, laadub keha positiivselt.

Elektriline või elektrostaatiline induktsioon on vabade laengute ümberasetumine elektrit juhtivas kehas väliste elektrijõudude tõttu, mistõttu keha pind laadub teise kehaga võrreldes vastasmärgiliselt.

Elektrilaeng füüsikalise suurusena iseloomustab, kui tugevasti osaleb laetud keha elektromagnetilises vastastikmõjus.

Elektrilaengu tähis on $q$ ja ühik $1 C$ .

$1$ kulon on väga suur laeng. Äikesepilve laengud võivad olla suurusjärgus $100 C$ . Kui juuksed on elektrit täis, siis on juuksekarvade laengu väärtused vahemikus $1 n C - 1 p C$ .

Elementaarlaeng ( $e = 1, 6 \cdot 10^{- 19} C$ ) on looduses kõige väiksem vabalt eksisteeriv laeng.

1.2. Coulomb’i seadus

Coulomb’i seadus – laetud kehade vahel mõjuv elektrijõud sõltub võrdeliselt laengute suurusest ja pöördvõrdeliselt laengutevahelise kauguse ruudust.

F = k \frac{q_{1} q_{2}}{r^{2}}

$r$ – punktlaengute vaheline kaugus
$q_{1}$ ja $q_{2}$ – laengud
$k$ – Coulomb’i konstant,

mille väärtus on $k = 9 \cdot 10^{9} N m^{2} C^{- 2}$ .

Kui kaks keha laengutega $+ 1 C$ on üksteisest $1$ meetri kaugusel, esineb kehade vahel tõukejõud väärtusega $F = 9 \cdot 10^{9} N$ .

Keskkonna dielektriliseks läbitavuseks $ε$ nimetatakse suurust, mis näitab, mitu korda on antud keskkonnas elektrijõud nõrgemad võrreldes vaakumiga. Näiteks $ε_{v e s i} \approx 80$ , mis näitab, et vees on laengutevahelised jõud $80$ korda nõrgemad
kui vaakumis.

1.3. Elektriväli

Elektriväli eksisteerib kõikide laetud kehade ümber.

Elektrivälja jõujooned näitavad elektriväljas positiivsetele laengutele mõjuva elektrijõu suunda.

Joonisel on elektrivälja jõujooned a) homogeenses elektriväljas, b) mittehomogeenses elektriväljas.

Elektrivälja tugevus on vektoriaalne suurus, mis näitab elektrivälja asetatud positiivsele laengule mõjuva jõu suurust ja suunda ning on arvuliselt võrdne positiivsele ühiklaengule mõjuva jõuga.

E = \frac{F}{q}

$E$ – elektrivälja tugevus
$F$ – kehale mõjuv elektrijõud
$q$ – keha laeng

Elektrivälja tugevuse ühik $1 \frac{N}{C} = \frac{1 N}{1 C}$ on väga väike suurus. Laetud joonlaua läheduses oleva elektrivälja tugevus $E \approx 10^{4} \frac{N}{C}$ .

Elektrivälja tugevuse suund ühtib mistahes punktis elektrivälja jõujoonte suunaga.

E-vektor – elektrivälja tugevuse vektor

Superpositsioon ehk elektriväljade liitumine. Mitme laetud keha poolt tekkinud elektrivälja tugevus leitakse laetud kehade elektriväljade $E$ -vektorite liitmisel.

1.4. Elektrivool ja voolutugevus

Elektriväli levib keskkondades ligikaudu valguse kiirusega ja nii hakkavad selle toimel kõik vabad laetud osakesed ühekorraga suunatult liikuma ning tekib elektrivool.

I = \frac{q}{t}

$I$ – voolutugevus
$q$ – elektrilaeng
$t$ – aeg

Voolutugevus näitab, kui suur laeng läbib juhi ristlõiget ajaühikus.

1.5. Elektrivälja töö ja energia

Elektrivälja töö: $A = E q s$ .

$E$ – elektrivälja tugevus
$q$ – elektrilaeng
$s$ – laengu poolt sooritatud nihe

Antud joonisel $A_{2} < A_{1}$ , sest $s_{2} < s_{1}$ .

Elektrivälja töö seisneb laengute liikuma panemises, liikumas hoidmises või pidurdamises.

Kui on teada plaatidevaheline pinge $U$ , saab elektrivälja tööd arvutada valemiga $A = U q$ .

Elektrivälja asetatud positiivse laengu potentsiaalne energia $E_{p o t} = E q h$ .

$E$ – elektrivälja tugevus
$q$ – laeng
$h$ – kaugus negatiivsest plaadist

1 J = 1 \frac{N}{C} \cdot 1 C \cdot 1 m

1.6. Elektrivälja potentsiaal ja pinge

Pinge		Elektrivälja potentsiaal
Pinge mistahes kahe punkti vahel on arvuliselt võrdne tööga, mida tehakse ühekulonilise laengu nihutamisel nende kahe punkti vahel.		Elektrivälja potentsiaal näitab, kui suur on elektrivälja mingis punktis potentsiaalne energia ühiklaengu kohta.
Ühik $1 V = \frac{1 J}{1 C}$		Ühik $1 V = \frac{1 J}{1 C}$
$U = \frac{A}{q}$	$A$ - elektrivälja töö $U$ - pinge $q$ - laeng	$φ = \frac{E_{p o t}}{q}$	$φ$ - elektrivälja potentsiaal $E_{p o t}$ - potentsiaalne energia $q$ - laeng
Kirjeldab protsessi välja kahe punkti vahel.		Kirjeldab olukorda välja ühes punktis.
$U = φ_{1} - φ_{2}$ Pinge kahe elektrivälja punkti vahel on võrdne elektrivälja punktide potentsiaalide vahega.

$1 e V$ (elektronvolt) on võrdne tööga, mida teeb elektriväli elektroni viimisel ühest väljapunktist teise, kui nende punktide potentsiaalide erinevus on $1 V$ .

$1 e V = 1, 6 \cdot 10^{- 19} J$ , näiteks $2 G e V = 3, 2 \cdot 10^{- 10} J$ .

1.7. Elektrivälja tugevus ja pinge

Pinge kahe punkti vahel on seda suurem, mida suurem on elektrivälja tugevus $E$ ja mida suurem on nende punktide vaheline kaugus $d$ mõõdetuna piki elektrivälja jõujooni.

U = E d

$U$ – pinge
$E$ – elektrivälja tugevus
$d$ – elektrivälja kahe punkti vaheline kaugus

Elektrivälja tugevuse ühik $1 \frac{N}{C} = 1 \frac{V}{m}$ .

Homogeense elektrivälja ekvipotentsiaalpinnad

Ekvipotentsiaalpind on pind elektriväljas, kus naaberpunktide potentsiaalide
väärtused on võrdsed. Seega ekvipotentsiaalpinna punktide vaheline pinge $U = 0 V$ .

Elektrivälja punktid $P_{1}$ ja $P_{2}$ asuvad ekvipotentsiaalpinnal: $U_{12} = 0 V$ .

Elektrivälja punktid $P_{1}$ ja $P_{2}$ asuvad erinevatel ekvipotentsiaalpindadel: $U_{13} > 0$ .

1.8. Kondensaator

Kondensaator on seade, mis salvestab energiat. Kondensaatorit saab
kasutada vooluallikana. Kondensaatori põhikomponendid: a) elektrit juhtivad plaadid, b) plaatide vahel paiknev dielektriku kiht.

Kondensaatorit saab laadida, kui lüliti on asendis 1. Kondensaator tühjeneb, kui lüliti on asendis 2.

Kondensaatori mahtuvus on arvuliselt võrdne laenguga, mis koguneb plaatidele ühikulise pinge rakendamisel.

C = \frac{q}{U}

$C$ – mahtuvus
$q$ – laeng
$U$ – pinge

1 F = \frac{1 C}{1 V}

$1 F$ on väga suur mahtuvus. Elektroonikas kasutatavate kondensaatorite mahtuvused on vahemikus $1 m F - 1 p F$ .