Fisika Elektromagnetikoa: Korrontea, Efektu Fotoelektrikoa eta Eremuak

Korronte Alternoa

Demagun bi iman indartsuen artean ω (omega) abiadura konstanteaz biratzen duen espira bat dugula. Biraketa hau era desberdinetan lor daiteke: zentral hidroelektrikoetan, haize-errotetan. Espira honek biratzean, berak mugatzen duen gainazala zeharkatzen duen fluxu magnetikoa aldatzen da. Honen eraginez, indar elektroeragile induzitua eta korronte elektrikoa sortzen dira (Faraday-Lenz legearen bidez kalkulatzen da).

ε = -dΦ/dt = B S ω sin(ωt + φ₀).

Indar elektroeragile maximoa: ε₀ = B S ω → ε = ε₀ sin(ωt + φ₀).

Ohm-en legearen arabera, zirkuituko korrontea: ε = R I → I = ε/R = I₀ sin(ωt + φ₀).

Efektu Fotoelektrikoa

Xafla metaliko batetik, maiztasun altuko argi ultramoreekin irradiatuz gero, elektroiak askatzen dira.

Ezaugarriak:

• a) Igorritako elektroi kopurua argi-intentsitatearekiko proportzionala da.
• b) ν₀ (atariko maiztasuna) = argi-maiztasun minimoa efektu fotoelektrikoa gertatzeko.
• c) Askatutako elektroien abiadura argiaren maiztasunaren araberakoa da.
• d) Aldian-aldiko efektua da.

E = hν. Baldin eta E < W₀ (ez du energia nahikorik atomotik askatzeko). Baldin eta E > W₀ (soberan dagoen energia zinetiko bihurtzen da, elektroiei abiadura emanez). v_e = √(2h/m_e) * (ν - ν₀).

Partikulak Eremu Magnetikoan

Eremu magnetikoan geldiunetik askatzean:

F_m = qvB. v abiadura zero denez, ez du indar magnetikorik jasango, ezta azeleraziorik ere; sartu dugun moduan jarraituko du (geldirik).

v abiaduraz B eremuarekiko norabide paraleloan sartu:

F_m-ren modulua: F_m = qvBsinθ (θ = 0° edo 180°). Beraz, F_m = 0 N.

Perpendikularki sartu:

F_m = qvBsin90° = qvB. Indar magnetikoa v-rekiko perpendikularra da uneoro; beraz, azelerazio zentripetoa eragiten du, eta ondorioz, higidura zirkularra sortzen da.

Kontzeptu Garrantzitsuak

• Eremu magnetiko uniforme batean korrontea induzitzeko: Espira biratzea eremu barruan.
• Bi korronte paralelo eta noranzko berdin/kontrakoen artean agertzen den indarra: Erakarpena/Aldarapena.
• Barra eroale bat v abiaduraz B eremuan mugitzean: Kargak muturretan pilatzen dira eta barne muturren artean potentzial-diferentzia agertzen da.
• Geldirik dauden bi korronte paralelo eta noranzko berekoen artean: Erakarpen-indarra sortzen da.
• Eremu magnetiko uniforme batean geldirik dagoen elektroi batek: Ez du indarrik jasango.
• Eremu magnetiko uniforme batean eremu-lerroarekiko paralelo v abiaduraz higitzen den protoiak: Ez du bere ibilbidea aldatuko.
• Alfa partikula bat: Bi protoi eta bi neutroiz osatuta dago.
• Efektu fotoelektrikoa gertatzeko: Atariko maiztasun bat gainditu behar da.
• Elektroien difrakzioa: De Broglieren hipotesiaren aldeko argudioa.
• Erantzun zuzena: Argiak zein materiak izaera bikoitza dute.

Eremu Elektriko eta Magnetikoen arteko Diferentziak

• Eremu elektrikoa (EE) karga pausagunean edo higitzen denean sortzen da; eremu magnetikoa (EM) mugimenduan dauden kargek edo imanek sortzen dute.
• EE-k karga elektrikoei eragiten die (F=qE); EM-k mugimenduan dauden kargei (F=qvBsinθ).
• Karga elektrikoak isolatu daitezke: karga positiboak eta negatiboak daude. Polo magnetikoak ezin dira isolatu.
• EE-n indar-lerroak karga positiboetatik ateratzen dira eta negatiboetan amaitzen dira. EM-n indar-lerroak itxiak dira: imanaren ipar-polotik ateratzen dira, hego-polora iristen dira eta imanaren barnetik ipar-polora itzultzen dira.

Eremu Grabitatorio eta Magnetikoen arteko Diferentziak

• Eremu grabitatorioa (EG) zentrala da; EM ez.
• EG-ren indar-lerroak irekiak dira; EM-renak itxiak.
• EG beti erakarlea da; EM aldaratzailea edo erakarlea izan daiteke.
• EG geldirik dauden partikulei ere eragiten die; EM-k mugimenduan daudenei.
• EG ez dago ingurunearen menpe; EM bai.

Faraday eta Lenzen Legeak

Induzitutako korrontearen noranzkoa fluxu-aldaketaren aurkakoa da. Imanaren ipar-poloa espirara hurbiltzen denean, korronte elektrikoa induzitzen da, eta korronte honek beste eremu magnetiko bat sortzen du. Induzitutako eremu magnetiko honek imanaren hurbilketa oztopatzen duen indar bat sortzen du. Espiran sortutako korrontearen noranzkoak, berak sortutako eremuaren ipar-poloa, hurbiltzen den imanaren ipar-poloaren parean azaltzen du. Imanaren ipar-poloa urruntzen denean, espiran hego-poloa agertzen da urruntzea ekiditeko.

• Faradayren legea: Zirkuitu batean induzitutako indar elektroeragilea, zirkuituaren barruan fluxu magnetikoaren aldaketa-abiadura da, ikurrez aldatuta. Hau espira-kopuruari biderkatzen zaio: ε = -N dΦ/dt.
• Intentsitatea: I = -1/R * dΦ/dt.