Bazat e Elektroteknikës Ligjërata: 2 Bazat e Elektricitetit

1. Bazat e Elektroteknikës Ligjërata: 2 Bazat e Elektricitetit Akademik Alajdin Abazie-mail:a.abazi@seeu.edu.mk , Tel: (044)356-110

2. Nocione themelore të elektricitetit • Struktura e Materies: • Materia ndërtohët nga atomet,të cilët kanë berthamë,rreth së cilës rrotullohën elektronet. • Atomimë i thjeshtë është ai ihidrogjenitme bërthamëprejnjë protoni,rreth së cilit rrotullohëtnjë elektron • Protoni dhe elektronikanëveti elektrikemeparashenjë të kundërt. • Masa e elektronit është rreth2000 herë më e vogël ngamasa e protonit

3. Nocione themelore të elektricitetit • Berthamaeatomeve më të përbërëndërtohët nga më shumëprotonedheneutrone. • Neutronet nuk kanë ngarkesë elektrike. • Në natyrë, shpesh, më shumë atome të llojit të njejtë ose të ndryshëm, bashkohën nëmolekula. • Shumësia e elektroneve në atome të veçanta, molekulaosepjesë të materies emertohet si gaz(vrushkull)elektronikose “re elektronike”.

4. Ngarkesa Elektrike • Tepricaosemangësiaegazit elektronik nëpjesë të materiesparaqet ngarkesën elektriketë trupit. • Gjatë fërkimit një pjesë e resë elektronikemund tëbartet nga një pjesë e materies nëtjetrën dhe në atë rast materia, gjegjësishttrupi konsiderohet si i elektrizuar. • Trupa të elektrizuar dhe neutral: • Trupi metepricë elektronësh konsiderohet i elektrizuar me ngarkesë negative. • Trupi memungesë elektronëshkonsiderohet i elektrizuar me ngarkesë pozitive. • Kur raporti mes ngarkesave elektrike “+” dhe “-” është i barabartë trupi konsiderohet si neutral.

5. Sistemi ndërkombëtar i njësive (SI) • Madhësitë themelore fizike në sistemin e njësive SI: • Njësia e gjatësisë – METRI (m) • Njësia e masës – KILOGRAMI (kg) • Njësia e kohës – SEKONDA (s) • Njësia e intensitetit të rrymës elektrike AMPERI (A) • Njësia e intensitetit të dritës – KANDELA (Cd) • Njësia e temperaturës – KELVIN (K) • Njësia e sasisë së materies – MOLI (mol)

6. Sistemi ndërkombëtar i njësive (SI) • METRI – Gjatësia e barabartë me 1650763,73 gjatësi valore të rezatimit në vakuum gjatë kalimit të atomit të kriptonit Cr86 prej nivelit 2p10 në nivelin 5d5. • KILOGRAMI – Masa e 1 dm3 ujë të destiluar në temperaturën 40 C. • SEKONDA – Zgjatja e 9192631770 ciklesh të plota të rrezatimit gjatë kalimit të atomeve të ceziumit 133 prej një niveli në tjetrin supra të hollë. • AMPERI – Amperi është intensiteti i rrymës së pandryshueshme, e cila kur të mbahet në dy përçues vijëdrejtë paralel, të një trashësie të asgjësueshme dhe të gjatësie të pafundme, e që gjenden në largësinë një metër njëri prej tjetrit në hapsirën e zbrazët, do të shkaktoj forcën e veprimit reciprok të barabartë me 2·10-7 të njësive të forcës në sistemin e njësive SI në një metër gjatësie.

7. Ngarkesa Elektrike • Sasia e elektricitetit është madhësi matëse fizike që e shënojmë me Q, kurse njësia e matëse është As=C (kuloni) • Sasia elementare: • Ngarkesa e elektronit = -Q0 , kurse e protonit = + Q0 • Bartës të elektricitetit: elektronet dhe jonet • Gazra - elektrone dhe jone • Lëngje - jone • Trupa të ngurtë - elektrone • Klasifikimi i materialeve, në varësi të sasisë së ngarkesave të lira: • Përçues (mbi 1022/cm3) • Gjysëmpërçues (mes 1011 - 1015/cm3) • Izolator (praktikisht pa ngarkesa të lira)

8. Forca Elektrike • Nëse në afërsi të trupit të ngarkuar elektrikisht sillet trup tjetër i ngarkuar elektrikisht, në mes tyre paraqiten forca të veprimit reciprok – forca elektrike • Ngarkesat e ndryshme (parashenja të ndryshme) tërhiqen • Ngarkesat e njejta (parashenja të njejta) shtyhen • Coulomb më 1785 konstaton se forca elektrike është në përpjestim të drejtë me ngarkesat elektrike, kurse në përpjestim të zhdrejtë me katrorin e largësisë mes tyre (Ligji i Kulonit)

9. Ligji i Kulonit • Forca e veprimit reciprok mes dy ngarkesave elektrike pikësore: • Ku - konstanta dielektrike e vakuumit • Për vakuum: • Për ambiente materiale: • Forma vektoriale: Për vakuum:

10. Fusha Elektrike – Intensiteti i fushës elektrike • Fusha elektrike është gjendje e veçantë fizike në rrethinën e trupave të elektrizuar, e cila manifestohet me forca mekanike mbi të gjitha trupat e elektrizuar të cilët ndodhen në të. • Fusha elektrike në secilën pikë përshkruhet me vektorin e intenzitetit të fushës elektrike. • Vektori i intensitetit të fushës elektrike E, përkufizohet si raport ndërmjet forcës F e cila vepron në ngarkesën provuese q të futur në fushë dhe vlerës së kësaj ngarkese: Njësia:

11. Fusha Elektrike – Intensiteti i fushës elektrike • Fusha në rrethinën e ngarkesës ekziston edhe papraninëe ngarkesës provuese. • Nëse në ambientin e tillësjellim ngarkesën provuese , në te do të vepron forca mekanike. • Forca (si përhera) ka karakter vektorial, andaj edhe Fusha elektrostatike/elektrike paraqetfushë vektoriale. • Fusha elektrostatike/elektrikenuk është me intenzitet dhe kahje konstante→kjovaret nga pozita e pikës nëhapësirën që e vështrohët.

12. Ngarkesë pikësore – ngarkesa e trupit me madhësi të papërfillshme Fusha paraqitet përmes vijave të forcës, të orientuara sikurse vektori i fushës nga ngarkesa pozitive në atë negative. Ngarkesat pozitive përfaqsojnë burimin, kurse ata negative shuarjen e vijave të forcës. Fushë radiale – fusha e ngarkesës pikësore. Njejtë trajtohet edhe fusha e sferës së elektrizuar sikurse ngarkesa të jetë e koncentruar në qendrën e saj Fusha Elektrike – Fusha radiale

13. Vijat e fushës elektrike (lines of force) janë vijat nëpër të cilat do të lëvizte ngarkesa provuese kur ta vëndosim në fushë. Vijat e fushës (spektri) së dy ngarkesave pikësore: - të polaritetit të kundërt - të polaritetit të njejtë Vijat e fushës askundi nuk puqen e as priten, pos në pikën e singularitetit. Intenziteti i fushësështë proporcionalme dendësinë e vijave të fushës. Fusha Elektrike – Fusha radiale

14. Fusha Elektrike – Parimi i superponimit • Fusha elektrike e më shumë ngarkesave punktualefitohët si shumë vektoriale e fushës së ngarkesave të veçanta (parimi i superponimit) • Për rastin e dy ngarkesavepikësore Q1 dhe Q2:

15. Fusha Elektrike – Intensiteti i fushës radiale • Në ngarkesën Q2 që gjendet në largësi r nga ngarkesa Q1vepron forca F=Q1Q2/4πε0r2mgase ndodhet në fushën eQ1 • Intensiteti i fushës është E1= F/Q2 = Q1/(4πε0r2), kurse vektori i fushës radiale të ngarkesës pikësore është: Në dy shtresat me sipërfaqe të ndryshme (S=2πr2) dendësia e vijave të fushës është e ndryshme dhe në përpjestim të zhdrejtë me largësinë r2

16. Fusha Elektrike– Intensiteti i fushës radiale • Fusha elektrostatikezvogëlohët me largimin e pikës nga ngarkesa, por zhdukëtvetëm në pikat në pafundësi (∞). • Intenziteti ifushës elektrostatike rritet me afrimin kah pikat rreth ngarkesës, në vendin ku është ngarkesa punktuale fusha bëhët me vlerë të pakufishme. • Meqë ngarkesa si punktuale është fiksion,as fusha nuk mund të jetë realisht e pakufishme. • Intenziteti (moduli) i vektorittë fushës elektrostatikendryshonsipas kurbës që ka karakter të hiperbolës kuadratike:

17. Përçuesi në fushën elektrike – Influenca el. • Në përçuesin e vendosur në fushë elektrike, ngarkesat e lira nën ndikim të fushës ç’vendosen në sipërfaqe të përçuesit! -(Influenca elektrike) Fenomeni i ç’vendosjes së ngarkesave + dhe – në anë të kundërta përderisa nuk neutralizohet ndikimi i fushës së jashtme në brendi të përçuesit. -Brenda përçuesit nuk ka fushë elektrike! -Po të përtokëzohet përçuesi? Ngarkesat elektrike “influente” kalojnë në tokë dhe ndërpritet përhapja e fushës jashtë përçuesit! -Si mund të mbrohet ndonjë trup ose paisje nga ndikimi I fushës së jashtme?

18. Përçuesi në fushën elektrike • Fusha e krijuar nga ngarkesa elektrike Q, për shkak të influencës neutralizohet në brendi të mbështjellësit përçues. • Për mbrojtje nga ndikimi i fushës elektrostatike mbështjellësi përçues nuk është e thënë të jetë i plotë, por mund të jetë edhe rrjetë!(Kafazi i Faradeit) • Siç vërehet, sipërfaqet përçuese ndikojnë në deformimin e fushës! S. përçuese Q

19. Fusha elektrike homogjene • Fusha elektrike e pllakës së hollë të ngarkuar me sasi elektriciteti Q S – sipërfaqja e pllakës σ – dendësia sipërfaqsore σ = Q/S [σ]=C/m2 • Intensiteti i fushës në hapsirën rreth pllakës: E =σ/2ε0 • Përσ=const →E=const (Fusha Homogjene) • Çfarë ndodh poqëse paralelisht vendoset edhe një pllakë me sasi të njejtë elektriciteti Q?

20. Fusha elektrike homogjene • Fusha elektrike e pllakave paralele të ngarkuara me sasi të njejtë elektriciteti Q, por me shenja të kundërta! Metoda e superpozicionit: Në çdo pikë intensiteti i fushës është i barabartë më shumën vektoriale të intensitetit të njërës dhe tjetrës pllakë Intensiteti i njejtë i fushës: E+ = E- = σ/2ε0 - jashta pllakave: me kahje të kundërt - brenda pllakave: me kahje të njejtë • Jashta pllakave:E = E+ - E- = σ/2ε0 - σ/2ε0 = 0 (Nuk ka Fushë) • Brenda pllakave: E = E+ - E- = σ/2ε0 + σ/2ε0 = σ/ε0(Dyfish më e shprehur ) E·ε0 =σ ose E·ε =σ

21. Izolatori në fushën elektrike – Polarizimi el. • Izolator – trupi pa ngarkesa të lira • Ngarkesat + dhe – janë të ndërlidhura në strukturat atomike dhe molekulare dhe nën ndikimin e fushës së jashtme nuk mund të çvendosen lirisht silurse te rasti i përçuesve! Polarizimi Elektrik – Fusha e jashtme ndikon në çvendosjen e ngarkesave + dhe – në kuadër të atomeve dhe molekulave ashtuqë krijohen dipole el. • Ngarkesat epolarizuara nën ndikimin e fushës së jashtme orientohen ashtuqë në anë të ndryshme të trupit krijohen shtresa me ngarkesa të njejta.

22. Izolatori në fushën elektrike • Trupat me veti plarizimi quhen dielektrikë, kurse fenomeni dielektricitet. Dielektriciteti përcaktohet me madhësinë εdhe shprehet në varësi me dielektricitetin e vakuumitε0, si: ε= εr ε0 Fusha e jashtme pjesërisht dobësohet në trupin e polarizuar, andaj edhe fusha në dielektrik është më e dobët. Konstanta dielektrike relative εr tregon se për sa herë fusha në dielektrik është më e dobët se fusha e ngarkesës së njejtë në vakuum. Zakonisht është e rendit (1– 103) (për ajr εr=1) • Depërtimi (Ed) - faktor me rëndësi për izolatorët Ed paraqet vlerën e depërtimit të izolatorit (për ajr Ed=3 KV/mm) Trupi i polarizuar

23. Pyetje eventuale!