ELEC-A4920 (3 op) Sähkötekniikan historia ja innovaatiot. 5. luento: Sähkön magneettivaikutus

Samankaltaiset tiedostot
ELEC-A4920 (3 op) Sähkötekniikan historia ja innovaatiot. 7. luento: Magneetin sähkövaikutus

Sähkömagnetismin ymmärryksen kehityshistoriaa Katja Palomäki. Tervetuloa!

Magneettikenttä ja sähkökenttä

Magnetismi Mitä tiedämme magnetismista?

ELEC-A4920 (3 op) Sähkötekniikan historia ja innovaatiot. 3. luento: Staattisen sähkön aikakausi

ELEC-A4920 (3 op) Sähkötekniikan historia ja innovaatiot. 6. luento: Sähköinen virtapiiri

Fysiikan historia kevät 2011 Luento 7

Potentiaali ja sähkökenttä: pistevaraus. kun asetetaan V( ) = 0

Harjoitustehtäviä kokeeseen: Sähköoppi ja magnetismi

Kuva 8.1 Suoran virrallisen johtimen magneettikenttä (A on tarkastelupiste). /1/

2 Staattinen sähkökenttä Sähkövaraus ja Coulombin laki... 9

Magneettiset materiaalit

Magnetismi Mitä tiedämme magnetismista?

1 Johdanto Mikä tämä kurssi on Hieman taustaa Elektrodynamiikan perusrakenne Kirjallisuutta... 8

Sähkö ja magnetismi 2

Sähkömagneettinen induktio

DEE-11110: SÄHKÖTEKNIIKAN PERUSTEET

ELEC-A4920 (3 op) Sähkötekniikan historia ja innovaatiot. 4. luento: Sähkökemian synty. Sähköparisto.

Aiheena tänään. Virtasilmukka magneettikentässä Sähkömagneettinen induktio. Vaihtovirtageneraattorin toimintaperiaate Itseinduktio

Fysiikka 7. Sähkömagnetismi

ELEC C4140 Kenttäteoria (syksy 2016)

Yleistä sähkömagnetismista SÄHKÖMAGNETISMI KÄSITEKARTTANA: Varaus. Coulombin voima Gaussin laki. Dipoli. Sähkökenttä. Poissonin yhtälö.

Sähkömagnetismi. s. 24. t syyskuuta :01. FY7 Sivu 1

ELEC C4140 Kenttäteoria (syksy 2015)

In the beginning God created the heavens and the earth.

SATE2180 Kenttäteorian perusteet Induktanssi ja magneettipiirit Sähkötekniikka/MV

1.1 Magneettinen vuorovaikutus

Sähköstatiikka ja magnetismi Sähkömagneetinen induktio

SÄHKÖ KÄSITTEENÄ. Yleisnimitys suurelle joukolle ilmiöitä ja käsitteitä:

NIMI: LK: 8b. Sähkön käyttö Tarmo Partanen Ota alakoulun FyssaMoppi. Arvaa, mitä tapahtuu eri töissä etukäteen.

SMG-5250 Sähkömagneettinen yhteensopivuus (EMC) Jari Kangas Tampereen teknillinen yliopisto Elektroniikan laitos

OPETUSSUUNNITELMALOMAKE

SMG-5250 Sähkömagneettinen yhteensopivuus (EMC) Jari Kangas Tampereen teknillinen yliopisto Elektroniikan laitos

SÄHKÖMAGNETISMI: kevät 2017

DEE-11110: SÄHKÖTEKNIIKAN PERUSTEET

SÄHKÖMAGNETISMI Juha Pyrhönen, Janne Nerg

4. SÄHKÖMAGNEETTINEN INDUKTIO

Sähkömagneettinen induktio

Magneettikenttä. Liikkuva sähkövaraus saa aikaan ympärilleen sähkökentän lisäksi myös magneettikentän

SÄHKÖMAGNETISMI BL30A0300. LUT Energy Electricity Energy Environment

Maxwell ja hänen yhtälönsä mitä seurasi?

Maxwell ja hänen yhtälönsä mitä seurasi?

Magneettikentät. Haarto & Karhunen.

Sähkötekniikan historia ja innovaatiot: Essee 3

Luku 27. Tavoiteet Määrittää magneettikentän aiheuttama voima o varattuun hiukkaseen o virtajohtimeen o virtasilmukkaan

Luento 2. SMG-2100 Sähkötekniikka Risto Mikkonen

SMG-2100: SÄHKÖTEKNIIKKA

MS-A0305 Differentiaali- ja integraalilaskenta 3 Luento 10: Stokesin lause

NBE-C2102 Sähkömagneettisen kenttäteorian perusteet. Kurssiesittely 2017 Matti Stenroos

DEE Sähkötekniikan perusteet

Kondensaattori ja vastus piirissä (RC-piiri)

Matematikka ja maailmankuva Matemaattis-luonnontieteellisten alojen akateemiset MAL Tapio Markkanen

Faradayn laki ja sähkömagneettinen induktio

ELEC-A4130 Sähkö ja magnetismi (5 op)

1. Mitä tarkoittaa resistanssi? Miten resistanssi lasketaan ja mikä on sen yksikkö?

Magneettinen energia

Sähköoppi. Sähköiset ja magneettiset vuorovaikutukset sekä sähkö energiansiirtokeinona.

RATKAISUT: 19. Magneettikenttä

PHYS-A3131 Sähkömagnetismi (ENG1) (5 op)

Sähkömagneettinen induktio

SMG-1100: PIIRIANALYYSI I

Passiiviset piirikomponentit. 1 DEE Piirianalyysi Risto Mikkonen

Elektroniikka. Tampereen musiikkiakatemia Elektroniikka Klas Granqvist

VEKTORIKENTÄN ROTAATIO JA DIVERGENSSI, MAXWELLIN YHTÄLÖT

Coulombin laki. Sähkökentän E voimakkuus E = F q

Sähköstatiikka ja magnetismi

PHYS-A3131 Sähkömagnetismi (ENG1) (5 op)

FY1 Fysiikka luonnontieteenä

a P en.pdf KOKEET;

PHYS-A3131 Sähkömagnetismi (ENG1) (5 op)

Kondensaattori ja vastus piirissä (RC-piiri)

Virrankuljettajat liikkuvat magneettikentässä ja sähkökentässä suoraan, kun F = F eli qv B = qe. Nyt levyn reunojen välinen jännite

DEE Sähkötekniikan perusteet

Sähkömagnetismi II: sähkövirta, jännite, varaus, magneettimomentti. Sähkövirran kvantifiointi

Johan Jakob Nervanderin tangenttibussolin rekonstruointi ja analysointi

PIETARSAAREN LUKION OPPIKIRJAT

Luento 1 / SMG-1100 Piirianalyysi I Risto Mikkonen

Jakso 8. Ampèren laki. B-kentän kenttäviivojen piirtäminen

kipinäpurkauksena, josta salama on esimerkki.

SATE2180 Kenttäteorian perusteet Faradayn laki ja sähkömagneettinen induktio Sähkötekniikka/MV

KESTOMAGNEETTI VAASAN YLIOPISTO TEKNILLINEN TIEDEKUNTA SÄHKÖTEKNIIKKA. Jani Vitikka p87434 Hannu Tiitinen p Dynaaminen kenttäteoria SATE2010

FYSP1082 / K4 HELMHOLTZIN KELAT

Näytä tai jätä tarkistettavaksi tämän jakson tehtävät viimeistään tiistaina

ELEC-A4130 Sähkö ja magnetismi (5 op)

4. Gaussin laki. (15.4)

Luento 1. 1 SMG-1100 Piirianalyysi I

Sähkömagnetismi I: kolme ilmiömaailmaa

ELEC-A4920 (3 op) Sähkötekniikan historia ja innovaatiot. 8. luento: Sähkömagneettiset aallot

Uusi OPS: OPPIKIRJAT LV , Jyväskylän Lyseon lukio

Suprajohteet. 19. syyskuuta Syventävien opintojen seminaari Suprajohteet. Juho Arjoranta

Fysiikka 8. Aine ja säteily

PIETARSAAREN LUKION OPPIKIRJAT

Matematiikka yhteinen MAY1 MAY1 Luvut ja lukujonot Otava

RISTIINAN LUKIO Lv OPPIKIRJALUETTELO

ELEC C4140 Kenttäteoria (syksy 2015)

Fysiikan historia kevät Luento 7. Faradayn sähkömoottori (1820).

Magneettikenttä. Magneettikenttä on magneettisen vuorovaikutuksen vaikutusalue. Kenttäviivat: Kenttäviivojen tiheys kuvaa magneettikentän voimakkuutta

Kurssin lyhenne Kurssin nimi Oppikirja ja kustantaja

RAUTJÄRVEN LUKION OPPIKIRJALISTA LUKUVUONNA L1-L3

Rauman normaalikoulun opetussuunnitelma 2016 Fysiikka vuosiluokat 7-9 KUVA PUUTTUU

Transkriptio:

ELEC-A4920 (3 op) Sähkötekniikan historia ja innovaatiot 5. luento: Sähkön magneettivaikutus

luento päivämäärä aihe 1 8.1.2018 Johdanto. Sähkön ja magnetismin varhaishistoria 2 15.1.2018 Lasi- ja lakkasähkö 3 22.1.2018 Staattisen sähkön aikakausi 4 29.1.2018 Sähkökemian synty, sähköparisto 5 5.2.2018 Sähkön magneettivaikutus 6 12.2.2018 Sähköinen virtapiiri 7 19.2.2018 Magneetin sähkövaikutus 8 26.2.2018 Sähkömagneettiset kentät ja aallot 9 5.3.2018 Sovelluksia: tietoliikenne 10 12.3.2018 Sovelluksia: sähkövalo 11 19.3.2018 Sovelluksia: sähkövoima 12 26.3.2018 Sovelluksia: langaton tiedonsiirto

Historiatrivia: 29.1.2018 38 osallistujaa menestys montako oikein kymmenestä 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Keskiarvo: 3,42 oikein

29.1.2018 38 osallistujaa 8.1.: 5,5% 29.1.: 21,1%!!! Kysymyskohtainen menestys (prosentteja oikeita vastauksia) 100,0 90,0 80,0 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0 71,1 63,2 57,9 47,4 42,1 26,3 21,1 10,5 7,9 2,6 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Akun navat: anodi vai katodi? Positiiivinen elektrodi: purkautuessa katodi, varatessa anodi Anodi usein hiilipohjainen Katodi litiumoksidista + lisäaineista (IEEE Spectrum, Vol. 35, No. 11, s.24)

Mullistuksien aika 1776 Yhdysvallat itsenäistyy 1789 Ranskan vallankumous 1792 Kustaa III murhataan 1804 Napoleon keisariksi 1808 09 Suomen sota 1815 Waterloo, Wienin kongressi 1785 Coulombin laki 1791 Galvanin kokeet 1800 Voltan patsas 1802 Daltonin atomiteoria 1807 08 Davy (K, Na, Ca, Sr, Ba, Mg) 1820 Örsted, Ampère: sähkön magneettivaikutus 1821 Seebeck: lämpösähköinen ilmiö

1800 luvun alussa vielä... sähkö ja magnetismi eri asioita Coulombin mielipide S M havaintoja ilmeisesti ollut aikaisemmin salama magnetoinut rautaesineitä/kompasseja magneetilla vaikutus valokaareen Romagnosi 1802 (Voltan patsaan vaikutus magneettineulaan?)

Gian Domenico Romagnosi (1761 1835) koe Trentossa 1802 myös: Davy: magneetin vaikutus valokaareen http://www.youtube.com/watch?v=_noatk3_gis

Hans Christian Örsted (1777 1851)

lapsuus Langelandin saarella ei koulua veli Anders Sandöe Ö. aikanaan pääministeriksi! ylioppilaaksi 1794 opiskelut Kööpenhaminan yliopistossa väitöskirja Dissertatio de forma metaphysices elementaris naturae externae (1799) apteekkarina, matkoja Eurooppaan apulaisprofessori Kööpenhaminassa 1806, täysi professori 1817 tutki sähkömagnetismia, kemiaa (alumiini 1825)... Copley mitali 1820 perusti 1829 polyteknisen opiston Tanskan teknillinen korkeakoulu 1 Oe = 1000/(4 ) A/m patsas Rudköpingissä

Ørstedparken (Kööpenhamina)

Langeland

Copley mitali Sir Godfrey Copley (Royal Society of London) for "outstanding achievements in research in any branch of science, and alternates between the physical sciences and the biological sciences" 1731 Stephen Gray 1747 Gowin Knight 1753 Benjamin Franklin 1776 James Cook 1792 Benjamin Thompson 1794 Alessandro Volta 1805 Humphry Davy 1820 H.C. Örsted 1832 Michael Faraday 1841 Georg Ohm...

Saksalainen idealismi ja romantiikka Immanuel Kant (1724 1804) transendenttinen idealismi, velvollisuusetiikka fenomeenit & das Ding an sich tieto = havainto + mielen kategoriat analyyttinen/synteettinen tieto Johann Gottlieb Fichte (1762 1814) idealismi (luonnon kustannuksella) ei ole olioita itsessään Friedrich von Schelling (1775 1854) luonnonvoimat yhtä ja samaa luonto suuri organismi (ei valistuksen kellokoneisto)

Toiminta eettistä vain jos tapahtuu velvollisuudesta

Örsted(Schellingin metafysiikan vaikutus) luonnonvoimien ykseys sähkö, lämpö, valo, kemia magnetismi?

Valistuksesta romantiikkaan 1700 luvun rationalismi ja järkiusko newtonilainen mekaniikka 1800 luvulla romantiikka energia, tunne suuria voimia luonto, ihminen, Jumala, kokonaisymmärrys epäorgaaninen kemia > orgaaninen kemia magnetismi mystinen voima Mesmer!

Suuri yhtenäisteoria (GUT) jopa kaiken teoria?

Kokeet 1820 sähköinen konflikti! voiman suunta? sähkön kvantiteetti vaikuttaa

luennot sähköstä, galvanismista ja magnetismista

lämpö ja valo sähköisiä konflikteja lisäksi kiertoliikettä

Julkaisu (kirje) 21.7.1820 levisi nopeasti, suuri vaikutus 20 vuotta Voltan patsaasta! miksei aikaisemmin? Leidenin pullo vs. Voltan patsas voiman suunta Coulombin auktoriteetti sähkövirran käsite, suuruus...

vaikutus Ranskan tieteeseen Ranskan pääministeri 1848! Francois Arago näki kokeen elokuussa 1820 Arago raportoi ja demonstroi Ranskan Akatemiassa syyskuussa André Marie Ampère ryhtyi kokeilemaan: virtojen väliset voimat (syyskuu) Jean Baptiste Biot & Félix Savart (lokakuu): virtalangan voiman etäisyysriippuvuus Laplace: virta alkion voima 1/r 2

Sir Humphry Davy (Memoirs, 1836):

60? Kun ajatuksen salama leiskahti otsaltasi, tieteelle annettiin suurempi näkemisen kyky. Soit mittaamattoman aarteen maailman maille. Ja totuuden kauneuden kautta johdat meitä avoimin katsein Jumalan luo.

(Alec Wilson)

(Pedro Aragão)

André Marie Ampère (1775 1836)

Sähködynamiikan isä 1804 professori (Lyonin yliopisto) 1809 professori (École Polytechnique Paris) syyskuu 1820! 1820 1827 tutkimukset THÉORIE MATHÉMATIQUE DES PHÉNOMÈNES ÉLECTRO DYNAMIQUES UNIQUEMENT DÉDUITE DE L'EXPÉRIENCE = sähködynamiikan Principia magnetismi sähköä 1881: ampeeri (SI) tandem felix (?)

Annales de Chimie et de Physique, edited by MM. Gay-Lussac et Arago. Volume 15. Pp. 59-76, and 170-224. Paris: Chez Crochard, 1820.

1 m 1 A 1 A 200 nn/m

virtasilmukka kääntyy siten, että magneettinen momentti osoittaa kentän suuntaan

Ampèren havainnot Virtalangan magneettivaikutus vaihtaa suuntaansa, kun lanka käännetään. Virta edestakaisin > vaikutus häviää. Suora lanka ja kiemurteleva > sama vaikutus Magneettivaikutus on kohtisuorassa virran suuntaa vastaan Piirijärjestelyn vaikutus on riippumaton sen lineaarisista mitoista.

THÉORIE MATHÉMATIQUE DES PHÉNOMÈNES ÉLECTRO-DYNAMIQUES UNIQUEMENT DÉDUITE DE L'EXPÉRIENCE (1827) http://www.ampere.cnrs.fr/textes/theoriemathematique/pdf/theorie_mathematique.pdf

Sähkö vai magnetismi? Gilbert S M; S M Franklin Aepinus Ampère S! S M M S

Yksiköt ampeeri (A) Örsted(Oe) CGS järjestelmän yksikkö magneettikentän voimakkuudelle (ja gauss magneettivuon tiheydelle)

Johann S.C. Schweigger (1779 1857) multiplikaattori (syyskuu 1820)

Leopoldo Nobili (1784 1835) astaattinen galvanometri (toukokuu 1825)

astaattinen galvanometri

Johan Jacob Nervander palataan...

Sähkömagneetti Ampère (solenoidi = kuin magneetti) Arago (rautasydän magnetoituu) William Sturgeon (1825): 16 kierrosta eristämätöntä kuparilankaa eristetyn rautasydämen päällä pehmeä rauta parempi kuin kestomagneettiteräs

William Sturgeon (1783 1850)

Nostokyky kasvaa kestomagneettien tarve väheni Joseph Henry (1797 1878) johdelankojen eristäminen optimointia kyllästymisilmiö rele, lennätin... James Prescott Joule (1818 1889) 200 x oma paino!

Joseph Henry (1797 1878) 1819 opintoja Albany Academyssä, 1826 matematiikan professoriksi 1832 Princetonin yliopistoon 1846 Smithsonian Institutionin ensimmäiseksi johtajaksi keksi induktion (kuten Faraday) 1831, ei ehtinyt julkaista! Itseinduktio (kipinä kun galvaaninen piiri katkaistaan) induktanssi [henry]

"for the increase and diffusion of knowledge"

Moottoreita Faraday (1821): rotaattori, ensimmäinen sähkömoottori Henry(1831): sähkömagneettinen keinu Jacobi (1834): yhden hevosvoiman sähkömoottori (Nevalla 1838 toiminnassa) epätaloudellista (Voltan paristo)

Moottoreita