Villamosságtan
Szerző: Simonyi KárolyCím: Villamosságtan
Megjelenési adatok: Akadémiai Kiadó, Budapest, 1983. | ISBN: 963-05-3413-4
Megjegyzés: Ötödik kiadás
A könyv szerkezeti felépítésében az alapvető Maxwell-egyenletekhez igazodik: egy-egy rész végeredményéül ezen egyenletek előbb korlátozott, majd általános érvényű alakját kapjuk mint a kísérleti tényeket a legtöményebb formában tartalmazó törvényszerűségeket. Az alapfogalmak bevezetésénél a könyv azt az elvet igyekszik megvalósítani, hogy egy mennyiség definíciójában a mérési utasítás is benne legyen, ahogy ezt a mennyiséget legalább elvben mérni lehet; a mérés azonban lehetőleg legyen azonos a gyakorlatban is használatos méréssel. Bár a könyv elsődleges célja a fogalmak tisztázása, az alaptörvények fizikai tartalmának megértése, ezen alaptörvények különböző matematikai megjelenési formáinak vizsgálata azok logikai kapcsolatának felderítésére, mérnöki jelleget kap az egyes mennyiségek realizálható számértékeinek hangsúlyozásával, a végformulák méretezésre alkalmas alakjával és a számtalan gyakorlati példával. Igen nagy helyet foglal el a könyvben az anyag befolyásának tárgyalása az elektromágneses térre. A könyv azonban érdemben csak a jelenség makroszkopikus oldalát tárgyalja: nem nyúl vissza az anyag mikroszkopikus felépítéséhez, hogy abból magyarázza meg a fellépő jelenségeket. Ahol ezt mégis megteszi, ott a lehető legegyszerűbb modellt választja, amellyel a kvantitatív fenomenologikus törvényszerűségeket kvalitatíve értelmezni lehet. Az anyagszerkezettel ugyanis az Elektronfizika című könyvem foglalkozik behatóan.
A Villamosságtan könyv semmiképpen sem tekinthető az Elméleti Villamosságtan könyvem „szelídített” változatának. Való, hogy ez utóbbi a felhasznált matematikai apparátust tekintve nagyobb igényű, a Villamosságtan azonban sokkal intenzívebb elmélyülést kíván az elektromágneses tér fizikai természetének megismeréséhez. A két könyv — bár mindegyiket önálló zárt egészként igyekeztem megírni — a fizikai, illetőleg a formális matematikai oldal kihangsúlyozásával egymást egyetlen magasabb egységgé egészíti ki. Könyvem elsősorban a Villamosmérnöki Kar hallgatói számára készült, de remélem, haszonnal forgathatják a fizikus hallgatók, villamosmérnökök, fizikusok. Írása közben a középiskolai fizika tanárok igényeire is gondoltam; hangsúlyozni szeretném azonban, hogy könyvem a hivatásszerűen villamos jelenségekkel foglalkozók számára készült alapozásul, és így felépítése, módszere a közvetlen középiskolai felhasználásra nem alkalmas. A negyedik kiadás — sok apró változtatástól eltekintve — két lényeges pontban tért el az előzőtől. Megszűnt a hálózatelmélet mint önálló rész: egyes alapvető fejezetei beolvadtak a többi részbe mint illusztráló alkalmazások. A hangsúly azonban itt is jobban áttevődött a hálózati elemek és a tér kapcsolatára, tehát az alapjelenségek tisztázására, a gyakorlati hálózatszámítási módszerek részletes ismertetésének rovására. A hálózatanalízis korszerű tárgyalása ugyanis már egy önálló könyvet igényel. Bekerült viszont a könyvbe a relativitáselmélet, mint a klasszikus elektrodinamika betetőzése, valamint a variációs elvek, mint a villamos és mechanikai jelenségek egységes tárgyalásának egy lehetősége. Ez a közös formalizmus teszi lehetővé magasabb szinten az átmenetet a kvantum-elméletbe, illetve a kvantumelektrodinamikába. Mindkét rész tárgyalásánál a könyv igyekszik a villamosmérnöki szemléleti módot a szokásosnál sokkal nagyobb mértékben érvénvesíteni. A jelen — ötödik — kiadásban a sajtóhibákat igyekeztünk kijavítani és néhány adatot korszerűsítettünk; a könyv tehát érdemben nem változott.
Share
Tweet
Tartalomjegyzék
Címlap
Impresszum
Előszó
5-6
Tartalomjegyzék
7-11
Bevezetés
13-126
Előzetes tájékozódás
13-26
0.1 A villamos energia szerepe a mindennapi életben
13-18
0.2. A legelemibb villamos fogalmak é3 törvényszerűségek
18-21
0.3. Az elektromágneses tér
21-23
0.4. A villamos fogalmak definíciója
23-25
0.5. A könyv felépítése
25-26
Vektortan
26-126
0.6. A vektormennyiségek definíciója
26-28
0.7. Vektoralgebra
28-40
0.7.1. Vektorok összege, különbsége
28-30
0.7.2. Skalárszorzat
30-33
0.7.3. Vektorszorzat
33-40
0.8. Többszörös szorzatok
40-44
0.9. A felületelem mint vektor
44-46
0.10. A térbeli látószög
46-49
0.11. A felület és a térgörbe egyenlete
49-55
0.12. A skalár- és vektortér ábrázolása
56-59
0.13. A vektortér szemléletes jellemzői
60-63
0.14. A vonal-, felületi és térfogati integrál fogalma
64-69
0.15. A divergencia és a rotáció kvantitatív definíciója
69-77
0.15.1. A divergencia
69-72
0.15.2. A rotáció
72-77
0.16. Az általános térbeli differenciálás fogalma: a gradiens vektor értelmezése
77-81
0.17. Gauss és Stokes tétele
81-86
0.18. Különleges vektorterek
86-91
0.19. A v vektor és annak ismételt alkalmazása
92-93
0.20.* Vektorkomponensek viselkedése ortogonális koordináta-transzformációnál
93-102
0.21.* A lineáris vektorfüggvény
102-104
0.22.* A tenzor definíciója
104-108
0.23.* A tükrös tenzor
108-115
0.24.* A váltó tenzor
115-116
0.25.* A derivált tenzor
116-123
0.26. A feszültségtenzor
123-126
1. Rész: Áram - Mágneses tér
127-193
1.1. Az egyenáram jellemzőinek mérése
127-133
1.1.1. Az áramerősség egysége
127-128
1.1.2. Az árammérő műszer hitelesítése
129-130
1.1.3. Az áram iránya
130-133
1.2. A mágneses tér legfontosabb jellemzője: a mágneses indukció
133-138
1.3. A Biot—Savart-törvény
138-141
1.4. A mágneses tér kiszámítása néhány speciális esetben a Biot—Savart-törvény segítségével
141-162
1.4.1. Az áramelem tere
141-142
1.4.2. A végtelen hosszú egyenes vezető tere
142-147
1.4.3. Két párhuzamos, végtelen hosszúnak tekinthető egyenes vezető tere
147-149
1.4.4. A körvezető mágneses tere
149-155
1.4.5. A szolenoid mágneses tere
155-162
1.5. A mágneses térerősség közvetlen mérése
162-163
1.6. A gerjesztési törvény
164-166
1.7. A gerjesztési törvény alkalmazása
166-172
1.7.1. Egy tekercs tere
166-167
1.7.2. Egy vastag tekercs tere
167
1.7.3. A koaxiális kábel tere
167-170
1.7.4. A felületi áramsűrűség és a mágneses tér összefüggése
170-172
1.8. A mágneses fluxus
172-177
1.9. Az önindukció-együttható. A kölcsönös indukció-együttható
177-187
1.9.1. Az önindukció-együttható
177-178
1.9.2. A kölcsönös indukció-együttható
178-187
1.10. Az időben változatlan mágneses tér alaptörvényei
187-193
2. Rész: Villamos töltés-villamos tér
194-340
2.1. A villamos töltés
194-[198]
2.1.1. A töltés mérése
194-197
2.1.2. A töltés megjelenési formái
197-[198]
2.2. A villamos térerősség
[198]-200
2.3. Az általános Coulomb-törvény
201-202
2.4. Az általános Coulomb-törvény alkalmazása egyszerű terek kiszámítására
202-211
2.4.1. Pontszerű töltés villamos tere
203-204
2.4.2. Két pontszerű töltés tere
205-206
2.4.3. Egyszerűen számítható egyéb terek
206-211
2.5. Az elektrosztatikus tér örvénymentessége. A potenciálkülönbség vagy feszültség fogalma
211-217
2.5.1. A potenciál fogalma
211-215
2.5.2. Az erőtér szemléltetése a szintfelületek rendszerével
215-217
2.6. Az elektrosztatika Gauss-tétele
217-219
2.7. Töltések elhelyezkedése vezetőkön és szigetelőkön
220-224
2.8. Az elektrosztatikus tér alaptörvényei
224-228
2.9. Néhány egyszerű töltés-elrendezés térerősség és pontenciál viszonyai
228-258
2.9.1. Pontszerű töltés tere
228-229
2.9.2. Véges sugarú gömb tere
229-235
2.9.3. Sík elektródák tere
235-237
2.9.4. Hengeres erőtér
237-239
2.9.5. Két párhuzamos, ellenkező előjelű töltéssel ellátott vonal erőtere
239-249
2.9.6. Két ellenkező előjelű, különböző nagyságú pontszerű töltés tere
249-251
2.9.7. Dipólus és kettősréteg tere
251-255
2.9.8. Töltéssel ellátott tárcsa tere
256-258
2.10. Az erőtér kiszámítása, ha az ekvipotenciális felőletek alakja és feszültsége adott
258-260
2.11. Koncentrikus gömbök tere
260-266
2.12. Véges sugarú párhuzamos hengerek tere
266-273
2.13. A villamos tükrözés
273-280
2.14. Tükrözés gömbön
280-283
2.15. Sík erőtér grafikus szerkesztése
284-285
2.16. Néhány különleges elektróda tere
285-287
2.17. A térben egyenletesen elosztott töltés tere
288-294
2.18. A kapacitás fogalma
294-301
2,18.1. A síkkondenzátor kapacitása
295-296
8.18.2. Gömbkondenzátos esetén a feszültség a belső és külső gömb között
296
2.18.3. Koaxiális hengerek esetében a feszültség
296-297
2.18.4. Párhuzamos egyforma sugarú hengerek esetében
297
2.18.5. Véges sugarú párhuzamos hengerek esetén a feszültség
297-301
2.19. Kondenzátorok párhuzamos és soros kapcsolása
301-305
2.20. Több vezető elektrosztatikus tere. A részkapacitás fogalma
305-317
2.21. A kondenzátor mint áramköri elem
317-334
2.21.1. Az áram és a feszültség kapcsolata
317-321
2.21.2. Teljesítményviszonyok ideális kondenzátor esetében
322-325
2.21.3. A legegyszerűbb, ohmos ellenállást is tartalmazó körök (RC-körök)
325-334
2.22. A villamos térjellemzők elvi és gyakorlati mérése
334-337
2.23. Az egyenáram mágneses terének és a töltés elektrosztatikus terének törvényei
337-340
3. Rész: A villamos és mágneses tér közvetlen kapcsolata
341-397
3.1. A mágneses tér változása — Örvényes villamos tér
341-351
3.1.1. Az indukció-törvény integrális alakja
341-345
3.1.2. Az indukciótörvény differenciális alakja
345-351
3.2. Az induktivitás mint áramköri elem
351-361
3.2.1. Az áram és a feszültség kapcsolata
351-355
3.2.2. Ellenállásból és induktivitásból álló hálózat
356-361
3.3. Néhány egyszerű örvényes elektromos tér
361-371
3.3.1. Az időben állandó örvényes tér
361-365
3.3.2. Tengelyszimmetrikus, az időben szinuszosan változó mágneses térhez tartozó elektromos tér
365-371
3.4. Az indukció mozgó vezetőkben
371-374
3.5. A mágneses indukció mérése a gyakorlatban
374-378
3.6. Változó villamos tér — mágneses tér
378-382
3.7. Néhány egyszerű térkapcsolat
382-396
3.8. A 3. rész tartalmának összefoglalása
396-397
4. Rész: Elektromágneses tér anyag belsejében
398-546
Az elektromos tér vezetőkben
398-458
4.1. Ohm törvénye
398-401
4.2. Az elektromos tér és az áramsűrűség összefüggése
401-405
4.3. A folytonossági egyenlet
405-407
4.4. Az elektrosztatikus tér és a stacionárius áramlási tér közötti analógia
408-416
4.5. Az áramforrások általános tulajdonságai
416-427
4.6. Villamos hálózatok
427-428
4.7. Energiatároló nélküli hálózat
428-436
4.8.*Energiatárolókat is tartalmazó hálózatok
436-458
Villamos tér szigetelőanyagban
458-508
4.9. A dielektromos állandó
458-461
4.10. A térerősség és az eltolási vektor összefüggése a töltésekkel
461-464
4.11. A rétegezett kondenzátorok
464-470
4.11.1. Keresztirányú rétegezés
464-469
4.11.2. Hosszirányú rétegezés
469-470
4.12. Az erővonalak törési törvényei
470-472
4.13. E és D mérése szigetelőanyag jelenlétében
472-474
4.14.* A törési törvény nem tökéletes szigetelők esetében
475-477
4.15. A villamos tár kiszámítása néhány speciális esetben
477-495
4.15.1. Rétegezett dielektrikumú kábel
477-478
4.15.2. A megoldás módja általános esetben
478-479
4.15.3. Szigetelőanyagból való féltér
479-482
4.15.4. Szigetelő gömb homogén külső térben
482-495
4.16. Az eltolási áramsűrűség dielektrikumban
495-497
4.17. A ferroelektromos jelenség
497-502
4.18.* Kristályos dielektrikumok
502-506
4.19. A villamos tér alaptörvényei
507-508
Mágneses tér anyag jelenlétében
508-546
4.20. A mágneses permeabilitás
508-515
4.21. A gerjesztési törvény inhomogén permeabilitású közeg esetén
515-521
4.22. A mágneses térjellemzők törésének törvényei
522-524
4.23. A mágnesezettség vektora. A gerjesztési törvény legáltalánosabb fogalmazása
525-529
4.24. Mágneses körök méretezése
529-536
4.25. Permanens mágnesek
536-538
4.26. Magnetosztatika
539-540
4.27.* Homogén gömb és ellipszoid mágneses térben
540-544
4.28. A mágneses térjellemzők elvi mérése az anyag belsejében
544
4.29. A villamos és a mágneses tér összehasonlítása
545-546
5. Rész: Erőhatások és energia-viszonyok az elektromágneses térben
547-621
5.1. A villamos térerősség definiáló egyenletéből közvetlenül számítható erőhatások
547-550
5.2. Erőhatások mágneses térben
551-561
5.3. Az elektrosztatikus tér energiája
561-565
5.4. A villamos erőtér energiasűrűsége
565-567
5.5. Az erőhatás kiszámítása az energia kifejezéséből
567-570
5.6. Erőhatások inhomogén szigetelőben
570-572
5.7. Az energia kifejezése általános elektrosztatikus térben
572-576
5.8. Az erőhatás kiszámítása az energiából általános esetben
576-578
5.9. A mágneses tér energiája
578-582
5.10. A permanens mágnes energiája
582-583
5.11. Az erőhatások kiszámítása a mágneses energia kifejezése alapján
583-587
5.12. A mágneses tér energiája általános esetben
587-592
5.13. Az energia kifejezése a térjellemzők segítségével
592-597
5.14. Az elektromos és mágneses erők általános kifejezése
598-602
5.15. Néhány gyakorlatilag fontos energiaáialakítás
602-620
5.15.1. Mechanikai munka átalakítása villamos energiává
602-606
5.15.2. Villamos energia átalakítása mechanikai energiává
606-608
5.15.3. Villamos energia átalakulása más jellemzővel bíró villamos energiává
609-610
5.15.4. Villamos energia átalakulása hőenergiává
610-[614]
5.15.5. A kisugárzott teljesítmény
[614]-620
5.16. Az energiaátalakulások összefoglalása
620-621
6. Rész: Mozgó kötegek elektrodinamikája
622-677
6.1. Lassan mozgó töltések elektromágneses tere
622-627
6.2.* Hertz elmélete: a Galilei-transzformációval szemben invariáns Maxwell-egyenletek. (Zsákutca)
628-631
6.3. Lorentz elektronelmélete
631-637
6.3.1. Lorentz elektronelmélete nyugvó közegek esetén
631-636
6.3.2. Lorentz elemélete mozgó közegek esetén
636-637
6.4. A relativitáselmélet alapfeltevései és a Lorentz-transzformáció
638-662
6.4.1. Kételyek a Lorentz-elmélettel kapcsolatban
638-642
6.4.2. A Lorentz-transzformáció
642-654
6.4.3.* Relativisztikus kinematika
655-656
6.4.4.* Relativisztikus kinetika
656-658
6.4.5. A tömeg-energia ekvivalencia
658-660
6.4.6. Az erő transzformálási szabálya
660-662
6.5. A többi elektromágneses mennyiség transzformálási szabályaiból
662-667
6.5.1. A töltés és az áram transzformációs szabályai
662-664
6.5.2. Egyszerű töltéselrendezések elektromágneses tere
665-667
6.5.2.1. Pontszerű töltés elektromágneses tere
665-666
6.5.2.2. Az egyenes vezetőben folyó áram tere
666-667
6.6. A térjellemzők transzformálási szabályai anyag jelenlétében
667-673
6.7.* A Minkovszki-tér
673-677
7. Rész: Variációs elvek
678-728
7.1. A legegyszerűbb extremális elvek az elektrodinamikában
678-684
7.2. A variációszámítás alapjai
684-697
7.3. Dinamikus rendszerek: hálózatok
698-708
7.4. Elosztott paraméterű rendszerek
708-711
7.5. Sajátérték — sajátfüggvény
711-719
7.6.* A sajátértékkeresés mint variációs probléma
719-721
7.7.* A Fermat-elv kapcsolata a Maxwell-egyenletekkel
721-724
7.8.* Elekt romágneses térben mozgó töltött részecske Lagrange-függvénye
724-728
Befejezés
729-744
Az elektromágneses kölcsönhatás helye az alapvető kölcsönhatások között
729-744
Irodalom
745-746
A jelen könyvhöz hasonló célkitűzésű általános munkák
745
A könyv egyes fejezeteit hangsúlyozottabban tárgyaló munkák
745
Továbbképzésre szolgáló munkák
746
Tárgymutató
747-[751]
Kolofon