5 maja egz, 7 maja dopytka. Zakład elektroniki kwantowej. II piętro. Egz właściwy 14 maja również w naszej Sali od godziny 9 do 10.30. Wyniki dopiero wieczorem. Dopytka w sobotę, Ew. w poniedziałek. Poprawkowy jest 19 maja, o 13. Dopytka 20 maja. Może być przeniesione jeśli nie pasuje.
Każdy poruszający się ładunek czyli płynący prąd, powoduje wytwarzanie pola magnetycznego. Prąd to uporządkowany ruch ładunków. Materia zawiera pewne cząstki, które charakteryzują się tym że mają ładunek, czyli pewną własność. Możemy się spodziewać że płynie prąd kiedy są ładunki i mają możliwość poruszania się (warunek 1. swobodne ładunki). Mogą to być w niektórych związkach czy metalach swobodne elektrony (walencyjne). W cieczach swobodnymi nośnikami są jony, cząstki duże. Możliwość ich ruchliwości jest różna. W elektrolitach przemieszcza się materia. Implikuje to gromadzenie pewnych osadów czy wydzielanie gazów.
Drugim warunkiem jest pole elektryczne, które będzie porządkować ruch ładunków. Czynnikiem decydującym jest napięcie, czyli różnica potencjałów pola.
Napięcie z czasem zanika. Dlatego istnieje trzeci warunek- ciągła przemiana energii, która doprowadzi do powstania napięcia (pola elektrycznego). Może to być zamiana energii wewnętrznej atomów, czyli reakcję chemiczna w której wytwarza się napięcie- ogniwa typu galwanicznego. Taki dostarczyciel energii to źródło prądu – przetwarza energię chemiczną/mechaniczną na elektryczną. Źródło prądu charakteryzuje się parametrem SEM (siły elektromotorycznej), która określa zdolność źródła do dostarczenia ładunku w danej jednostce czasu. Jest to energia w jednostce czasu na jednostkę prądu, czyli dżul na amper. Ta jednostka to jest volt, ale nie można jej mylić z napięciem. Oznaczenie na bateriach to siła elektromotoryczna, a nie napięcie.
SEM jest rozbita na dwa czynniki:
SEM= IR + Ir
I-natężenie
R- opór przewodnika (opór to stosunek napięcia do natężenia). Prawo Ohma mówi, że niektóre oporniki mają stały opór
r- to opór wewnętrzny
Bateryjka się robi stara, bo rośnie opór wewnętrzny. Zaczyna za dużo zjadać tego co produkuje.
Pewne elementy przemiany energii mogą działać w skali makro, np. w geologii. Woda może reagować ze złożami, które zawierają metale. Spowoduje to swobodny przepływ elektronów i skutki związane z przepływem prądu.
Polega na tym że wytwarza się siła elektromotoryczna na skutek zmian strumienia magnetycznego (ładunku poruszającego się w polu magnetycznym). Strumień pola magnetycznego, który oznaczamy literką fi, jest niczym innym jak iloczynem pola magnetycznego prostopadłej do powierzchni. SEM indukcji zależy od zmiany strumienia w stosunku do czasu. Nawet bez ruchu ładunków (gdy nie ma przewodników) może istnieć pole elektryczne, a zatem mogą powodować powstawanie fali elektromagnetycznej. Jeden zakres fal to fale świetlne, ale mogą to być także mikrofale lub fale radiowe itd. Fale mogą być odbijane bądź pochłaniane. Można wiele wywnioskować z takich fal. Możemy też przekazywać nimi energię i tę energię odbierać.
Szczególnie istotne są tu materiały spokrewnione z żelazem (ferromagnetyki). Ferromagnetyki mogą wzmacniać pole magnetyczne. Zewnętrzne pole wytworzone przez prąd (np. solenoid) można badać przez siłę jaką wytwarza. Wrzucając do solenoidu ferromagnetyk, uzyskujemy duże wzmocnienie sygnału.
Zwykle natężenie (I) jest proporcjonalne do indukcji (B). Ferromagnetyki powodują duże zwiększenie natężenia. B zaczyna gwałtownie wzrastać, ale potem dochodzi do punktu gdzie przestaje rosnąć. Jeżeli wyłączymy prąd nasz ferromagnetyk wytwarza dalej pole magnetyczne. Stał się magnesem. Jeżeli chcemy zrobić by już nie wytwarzał prądu, musimy przyłożyć pole magnetyczne. Stosunek B do I wyznacza pętlę którą nazywamy pętlą histerezy (histereza to z gr. opóżnienie). Pętla może mieć różny kształt. Płaska pętla oznacza magnes niezbyt silny ale bardzo trwały. Pętla stroma oznacza magnes mocny, ale bardzo nietrwały (elektromagnes).
Materiały ferromagnetyczne mogą istnieć w pokładach. Wytwarzając własne pole zaburzają pole magnetyczne ziemi. Możemy je identyfikować obserwując zmiany wysłanej przez nas fali elektromagnetycznej. Pytanie skąd się bierze pole magnetyczne ziemi. Metaliczne jądro wiruje w innym tempie niż Ziemia.
Znamy już pojęcia takie jak jony czy energia. Wiem że energię można oddawać lub uzyskiwać, co widzimy w spektrometrii atomowej. Interesujące jest to co się dzieje w samym jądrze atomowym. Wprowadzimy pewne elementy fizyki jądrowej. Oddziaływania atomowe mają znaczenie w analizie zjawisk atmosferycznych (burze, kolor nieba, zorza).
W pewnych substancjach jądra są niestabilne. Są to substancje promieniotwórcze. Jądro jest główną częścią atomu z punktu widzenia oddziaływań energii i masy. Wszystko dookoła jądra jest puste. Jądro składa się z protonów i neutronów. Ładunki jednoimienne odpychają się. Odpychanie to rośnie wraz z maleniem odległości. Neutron odpowiada za trzymanie protonów. Wszystkie atomy zawierające więcej niż jeden proton zawierają neutrony. Im więcej protonów tym nieproporcjonalnie więcej neutronów. Są to oddziaływania silne ale krótkozasięgowe (oddziaływania jądrowe słabe). Na poziomie kwarków wyróżnia się jeszcze silniejsze oddziaływania jądrowe silne. Oba są silniejsze od oddziaływań elektrostatycznych. Wniosek jest taki że żaden związki chemiczne nie mogą spowodować zmiany wewnątrz jądra. Oddziaływania elektromagnetyczne są rzędu elektronowoltów, wewnątrz atomu czasami kiloelektronowoltów. Oddziaływania związane z jadrem są rzędu megaelektronowoltów. Energię to można wydobyć tylko w elektrowniach jądrowych.
Promieniowanie może być rodzaju alfa, czyli jądra helu. Drugi typ promieniowania to rozpad typu beta. Beta może być plus lub minus. Wydziela się zawsze jakaś energia. Bardzo często towarzyszy promieniowanie gamma. Procesu promieniowania nie da się zahamować. Nie możemy zutylizować cząstek promieniotwórczych. Da się to zrobić tylko przez reakcję jądrowe. Nie zmienia niczego utopienie go w innym związku chemicznych. On jest ponadto.
Jedne pierwiastki rozpadają się szybciej inne wolniej. Jest to cecha osobnicza. Istnieje empiryczne prawo połowicznego rozpadu. Jest to prawo statystyczne. Nie można przewidzieć czasu połowicznego rozpadu (zaniku) dla pojedynczego atomu. Jest to średni czas po którym połowa populacji atomów ulega temu rozpadowi.
Promieniowania niosą ze sobą energię. Promieniowani gamma to czysta energia. Alfa i beta związana jest z energią kinetyczną. Mogą oddziaływać z materią i organizmami żywymi. Najczęstsze skutki to jonizowanie materii (nie jest to tworzeni jonów, ale wybijanie elektronów i tworzenie jonów dodatnich. Tworzenie się jonów ujemnych to też nie jest jonizacja).
Promieniowanie zanika w głąb materii, bo po drodze się rozprasza lub traci energię. Jest go coraz mniej. Interesująca jest też siła jonizująca poszczególnych cząstek. Promieniowanie silnie jonizujące łatwo traci energię, więc ma niewielki zasięg. Promieniowanie słabo jonizujące głębiej wnika. Najsilniej jonizującym promieniowaniem jest alfa, więc ma mały zasięg. Wystarczy się przykryć prześcieradłem, by ochronić się przed promieniowaniem alfa. Najgłębiej wnika gamma, więc jest najbardziej niebezpieczne. Promieniowanie alfa może najwyżej uszkodzić naskórek.
Możemy spowodować sztuczne reakcje jądrowe, gdy reagujące elementy mogą do siebie dotrzeć. Neutron może urodzić elektron i przekształcić się w proton. Proton może przekształcić się w neutron i antyelektron (mamy też neutrino i antyneutrino). Do takiej reakcji trzeba dostarczyć energii w wysokości Δmc2. Elektronu nie wstrzelimy w jądro. Protony się odpychają. Możemy strzelać neutronami. Powstają wtedy najczęściej dwa jądra plus ewentualnie ileś tam neutronów. Może to być reakcja łańcuchowa, służąca do otrzymywania olbrzymich ilości energii. Najczęściej uzyskane jądra są promieniotwórcze, natomiast tej energii jest bardzo dużo. Takie procesy występują również w pewnych warstwach geologicznych, np. przy złożach uranu.
Reakcje syntezy termojądrowej. Zachodzą w gwiazdach. Czerpiemy ją ze słońca.
Zagadnienia na egzamin pogrupowane są działami:
Mechanika punktu materialnego, m. bryły sztywnej, ruch drgający, własności falowe (dyfrakcja, Inter..), oddziaływania grawitacyjne i elektromagnetycznego. Indukcja elektromagnetyczna, własności ferromagnetyczne, elementy termodynamiki, fizyka jądrowa.
Pojęcie trzeba zinterpretować, zasadę sformułować, czasami podać przykłady zastosowani lub interpretację – np.interpretacja podczas eksplozji.