Elektrické pole a elektrický náboj

1. 1. část Elektrické pole a elektrický náboj

2. jádro (protony, neutrony) Látka → molekuly→ atomy obal (elektrony) Elementární náboj: Elektrický náboj 1) vyjadřuje stav elektricky nabitých těles, 2) vyjadřuje fyzikální veličinu, která je mírou tohoto stavu. [Q] = C (coulomb) Elektrický náboj je vázán na částice látky. + - Qprotonu= +e = +1,602.10-19 C Qelektronu= -e = -1,602.10-19 C

3. Vlastnosti elektrického náboje Z neutrálního atomu se mohou stát ionty. kladný ion záporný ion • Kladný ion vznikne odtržením elektronů z obalu. • Záporný ion vznikne připojením elektronů k obalu. • Elementární náboj je podle současných představ nedělitelný. • Náboj je kvantován (je celistvým násobkem e). • Zákon zachování náboje: Celkový náboj se v elektricky • izolované soustavě nemění. Náboj nelze vytvořit ani zničit.

4. - - - - - - Elektroskop. Elektrometr. Elektricky nabité těleso působí silou na jiná tělesa. Elektrický náboj se dotykem přenese na elektroskop, ručka a tyč se nabijí stejným nábojem a odpuzují se.

5. - + + + Vzájemné silové působení elektrických nábojů Bodový elektrický náboj – bod, do něhož soustředěn veškerý náboj, jehož rozměry zanedbáme. Vzájemné silové působení se uskutečňuje prostřednictvím elektrického pole. Elektrické pole je v okolí elektricky nabitého tělesa. Dvě tělesa s nesouhlasnými elektrickými náboji se navzájem přitahují. Dvě tělesa se souhlasnými elektrickými náboji se navzájem odpuzují.

6. + + Coulombův zákon - + Charles Augustin de Coulomb (1736-1806), francouzský fyzik Velikost elektrické síly Fe, kterou na sebe působí dva bodové náboje, je přímo úměrná součinu velikostí nábojů Q1, Q2 a nepřímo úměrná druhé mocnině jejich vzdálenosti r. Coulombův zákon platí v mikrosvětě, v megasvětě nebyl vyvrácen – - nelze se opřít o experimenty. C. z. platí pro náboj v klidu.

7. Konstanta úměrnosti k Velikost konstanty úměrnosti k závisí na prostředí, v němž náboje na sebe působí. k = 9 . 109 N . m2 . C-2 pro vakuum, přibl. pro vzduch • - permitivita prostředí • 0 = 8,854.10-12 C2.N-1.m-2 - permitivita vakua • r - relativní permitivita (tabelována), ≥ 1

8. Relativní permitivita Kapaliny při 20°C, plyny při 25°C, tlaku 101,325 kPa, * izolanty

9. Intenzita elektrického pole - je vektorová veličina charakterizující elektrické pole. + + Intenzita elektrického pole je definována podílem elektrické síly Fe, která působí na kladný bodový elektrický náboj Q/v daném místě pole a velikosti tohoto náboje Q/.

10. Směr a velikost intenzity elektrického pole + - Směr vektoru intenzity elektrického pole E je stejný, jako směr vektoru elektrické síly Fe, působící na kladný elektrický náboj v tomto místě pole.

11. Elektrické pole a intenzita elektrického pole 1. radiální (centrální) + - Radiální pole je v okolí bodového náboje. Intenzita elektrického pole E směřuje od náboje, nebo směřuje do náboje.

12. - + 2. homogenní - mezi dvěma rovnoběžnými kovovými deskami - intenzita má všude stejný směr i velikost

13. Model elektrického pole (siločarový) Siločára je myšlená čára, jejíž tečna sestrojená v každém její bodě určuje směr intenzity E. - dvou nesouhlasných nábojů - +

14. - dvou souhlasných nábojů + +

15. - + + Elektrická práce We + Na náboj Q působí elektrická síla Fe, která ho uvede do pohybu a posune ho o vzdálenost d. φ směr síly a vektoru posunutí. Elektrická síla vykoná elektrickou práci We.

16. - + + Vykonaná práce nezávisí na délce trajektorie, ale na vzdálenosti d. + + náboj: 0° ≤ φ< 90° → W > 0 90° <φ≤ 180°→ W < 0 φ = 0 → W = 0 + + - - náboj: 0° ≤ φ< 90° → W < 0 90° <φ≤ 180°→ W > 0 φ = 90° → W = 0

17. Energie bodového náboje v elektrickém poli Ep + elektrická potenciální energie = práce elektrických sil při přemístění náboje z daného místa na Zem

18. - + Elektrický potenciál + Elektrický potenciál definujeme jako podíl práce W, kterou vykonají elektrické síly při přemístění kladného náboje Q do místa nulové intenzity a tohoto náboje.

19. - + Hladiny potenciálu (ekvipotenciální plochy) Množina bodů elektrického pole se stejným potenciálem tvoří hladiny potenciálu. Hladinu nejvyššího potenciálu tvoří kladná deska. Hladinu nulového potenciálu tvoří uzemněná deska.

20. Hladiny potenciálu radiálního elektrického pole + - Hladiny potenciálu radiálního elektrického pole bodového náboje jsou soustředné kulové plochy.

21. - + Elektrické napětí U Absolutní hodnota rozdílu potenciálů mezi dvěma body elektrického pole je elektrické napětí.

22. - + Vztah mezi intenzitou elektrického pole E a elektrickým napětím U v homogenním elektrickém poli Elektrické napětí mezi kladnou a zápornou deskou je rovno součinu intenzity pole a vzdálenosti desek.