Davači i fizika
Lorencova sila
Kada se naelektrisana čestica nađe u magnetnom polju i miruje, neće se ništa bitno desiti. Međutim, kada se elektron ili neka druga naelektrisana čestica kreće u magnetnom polju, na nju deluje sila kao na slici.
Magnetne linije sila, vektor brzine i Lorencova sila su međusobno normalne (pravilo tri prsta desne ruke). Putanja naelektrisane čestice neće biti pravolinijska nego zakrivljena, jer dolazi do skretanja pod dejstvom sile F.
Ako se u magnetno polje ubaci provodnik koji se kreće kao na slici, na sve nosioce naelektrisanja deluje Lorencova sila.
Na trećoj slici provodnik stoji vertikalno, pa će sila dovesti do raslojavanja elektrona na gornjem kraju. Ovo će dovesti do razlike potencijala na gornjem (-) i donjem (+) kraju provodnika. Ovo objašnjava pojavu nazvanu Holov efekat.
Holov efekat
Pločicom od poluprovodnika teče stalna struja Iv. Na obe njene strane su spojene elektrode sa kojih se odvodi Holov napon Um. Ako na ploču deluje magnetno polje normalno na pravac struje, stvoriće se elektromagnetna sila koja deluje na nosioce naelektrisanja, koja se zbog toga koncentrišu u gornjim slojevima. Usled razlike naelektrisanja u gornjem i donjem sloju javlja se Holov napon.
Na slici desno je prikazana tanka poluprovodnička pločica kroz koju je sprovedena struja I. Odozgo, normalno na pločicu, vide se magnetne linije sila (B) koje proizvodi stalni magnet (vidi se na donjoj slici). S obzirom da na elektrone u ovim uslovima deluje Lorencova sila, ona ih pomera na jedan kraj pločice, dok se na drugom kraju njihov broj smanjuje. Na tim krajevima se onda javlja razlika potencijala, koja predstavlja Holov napon (Uh).
Elektromagnetna indukcija
Pretpostavimo da se provodnik dužine L nalazi u magnetnom polju indukcije B nepromenljivog intenziteta.
Ako provodnik miruje, neće se ništa desiti. Međutim, ako se provodnik kreće brzinom v i seče magnetne linije sila, tada će kroz provodnik proteći struja.
Do elektromagnetne indukcije može doći i ako provodnik stoji, a na njega deluje promenljivo magnetno polje.
Na slici se promenljivo magnetno polje stvara pomeranjem stalnog magneta.
Slobodna naelektrisanja nepokretnog provodnika koji je smešten u promenljivom magnetnom polju primorana su da se kreću pod dejstvom električnog polja koje je stvoreno promenljivim magnetnim poljem.
Više o elektromagnetnoj indukciji pogledajte:
Piezoelektrični efekat
Na nekim vrstama kvarca, pod dejstvom pritiska javlja se piezoelektrični efekat (polarizacija naelektrisanja).
Merenjem ovog naelektrisanja dobija se pritisak koji deluje na ove elemente. Osim za merenje pritiska, ovaj efekat se koristi za merenje težine (vage) ili kod plinskih upaljača za dobijanje varnice.
Na vozilima se koriste kao mikroelektromehanički elementi za merenje ubrzanja (akcelerometri), kao i za merenje razlike pritisaka u usisnoj grani motora, ulja, goriva, u kočionim cilindrima itd.
Električni kondenzatori i kapacitet
Električni kondenzatori su pasivni elementi koji imaju sposobnost akumuliranja elektrostatičke energije.
Dvije metalne ploče, različito naelektrisane, koje su međusobno paralelne i nalaze se na međusobnom rastojanju „d“, predstavljaju pločasti kondenzator.
Između ploča vlada električno polje E, odnosno napon U. Ako se između njih nađu neznatne količine slobodnog elektriciteta (pozitivnog ili negativnog), taj elektricitet će se kretati prema pločama suprotnog polariteta. To znači da na slobodan elektricitet deluju električne sile čiji smer može biti isti ili suprotan smeru električnog polja.
Smer električnog polja je od pozitivne ka negativnoj ploči, a to polje predstavlja homogeno električno polje.
Jačina tog polja u ovom slučaju je:
E = U / d [V/m] (volt/metar)
Električna sila kojom električno polje deluje na telo naelektrisanja Q zavisi od jačine električnog polja E i količine elektriciteta Q i jednaka je proizvodu jačine električnog polja E i unesene količine elektriciteta Q, tj.:
F = E · Q [N]
Između naelektrisanih ploča kondenzatora nalazi se dielektrik (izolator).
Pri punjenju kondenzatora, u dielektriku se nagomila izvesna električna energija, pa dielektrik postaje nosilac energije koja se pri pražnjenju pretvara u drugi oblik energije.
Eksperimentalnim putem je utvrđeno da su količine elektriciteta Q, pri stalnom naponu U, kod istog kondenzatora, ali sa različitim dielektrikom, različite, tj. da zavise od prirode dielektrika.
Zbog toga je uveden pojam apsolutne dielektrične konstante ili specifičnog kapaciteta.
Oznaka je ε (epsilon), a izražava se u F/m (farad/metar).
Dielektrična konstanta određuje električna svojstva dielektrika.
Merenjem je ustanovljeno da apsolutna dielektrična konstanta za vakuum iznosi:
Odnos apsolutne dielektrične konstante nekog dielektrika ε i apsolutne dielektrične konstante vakuuma ε₀ naziva se relativna dielektrična konstanta εr.
Ona predstavlja broj koji nam pokazuje za koliko puta se poveća kapacitet nekog kondenzatora ako između njegovih ploča umesto vakuuma, odnosno vazduha, stavimo neki drugi dielektrik.
Kapacitet kondenzatora
Eksperimentalno je utvrđeno da je, za jedan te isti kondenzator, nagomilana količina elektriciteta Q na pločama veća ukoliko je napon U na koji je priključen kondenzator veći. To znači da je nagomilana količina elektriciteta proporcionalna naponu, odnosno da taj odnos uvek ima stalnu vrednost, tj.:
Q / U = const
Ovaj stalni odnos naziva se kapacitet kondenzatora:
C = Q / U
Jedinica za merenje kapaciteta je farad (oznaka F), tj.:
[F = C / V]
Prema tome, kapacitet pločastog kondenzatora, pri stalnom naponu U, zavisi od njegovih dimenzija i vrste dielektrika.
Dakle, kapacitet pločastog kondenzatora je direktno proporcionalan površini ploča S, a obrnuto proporcionalan rastojanju d među njima.
Sa promenom rastojanja između ploča menja se jačina elektrostatičkog polja, kao i kapacitet kondenzatora.
Ovo je iskorišćeno na davačima ubrzanja kod motornih vozila.
Na davačima koji mere ubrzanje, jedna ploča je fiksirana dok se druga pomera srazmerno ubrzavanju vozila, tako da se sa promenom brzine menja kapacitet kondenzatora. Za takve davače kažemo da su kapacitivni.