160 likes | 404 Views
Elektrostatika II. Mgr. Andrea Cahelová. Hlučín 2013. Práce v elektrickém poli. Prací ve fyzice rozumíme: působení síly po určité dráze. W = F s [ J ] , v případě, že jsou vektor síly a dráhy rovnoběžné, jinak W = F s cos (0 0 , 90 0 ) práce je kladná
E N D
Elektrostatika II Mgr. Andrea Cahelová Hlučín 2013
Práce v elektrickém poli • Prací ve fyzice rozumíme: působení síly po určité dráze. • W = F s [J], v případě, že jsou vektor síly a dráhy rovnoběžné, jinak • W = F s cos (00 , 900) práce je kladná (900 ,1800) práce je záporná pro kladný náboj = 900 práce se nekoná (záporný opačně) • V elektrickém poli vykonávají práci elektrické síly, které přemísťují volné elektrony po určité dráze. • W = Fe s • Fe = E Q • Práce při přenesení bodového náboje nezávisí na tvaru dráhy. W = E Q s
Elektrické napětí • Definice: Podíl práce vykonané elektrickou silou při přenesení náboje z jednoho bodu do jiného a velikosti tohoto náboje. • Značka: U • Jednotka: V (podle italského fyzika Alessandra Volty) Vztah mezi el. intenzitou a el. napětím • U = E s —› jednotka intenzity Vm-1 • El. napětí měříme voltmetrem, který do obvodu zapojujeme vždy paralelně ke spotřebiči.
Úkoly: Najděte na internetu odpovědi na otázky: • Jaké můžeme využít zdroje napětí, jejich druhy? • Co je to pracovní diagram? • Jak si můžeme práci usnadnit?
Odpovědi: • Monočlánek, baterie, termočlánek, sluneční články a baterie, generátory (alternátor, dynamo). Zdroje střídavého a stejnosměrného napětí. • Závislost síly působící na těleso na dráze, po které se těleso pohybuje. • Pomocí jednoduchých strojů (páka, kladka, nakloněná rovina, kolo na hřídeli, …).
Elektrický potenciál • Skalární fyzikální veličina, která se používá k popisu elektrického pole. • Definice: Podíl velikosti potenciální energie bodového náboje a tohoto náboje. • Značka: • Jednotka: V • Množiny bodů, které mají stejný el. potenciál tvoří hladinu potenciálu nebo ekvipotenciální plochu. Tyto plochy jsou kolmé k elektrickým siločárám. • U radiálního pole jsou to soustředěné kulové plochy. • U kulového vodiče je největší potenciál na jeho povrchu a s rostoucí vzdáleností klesá. • Mezi dvěma rovnoběžnými kovovými deskami jsou ekvipotenciální plochy roviny s deskami rovnoběžné. • Hladina nulového potenciálu je na povrchu země nebo uzemněných tělesech.
s + - E • Elektrické napětí můžeme také definovat jako rozdíl elektrických potenciálů mezi dvěma body: U = – 0 • V případě, že je jedna deska uzemněna je její potenciál roven nule a napětí mezi deskami je rovno hodnotě potenciálu na první desce, U = = E s. 1 2 Fe Q 3 2 1 0
Otázky k procvičení: • Kterou vlastnost charakterizuje potenciál el. pole? • Jak definujeme elektrické napětí? • V jakých jednotkách a čím měříme el. napětí? • Uveďte vztah mezi veličinami el. napětí a intenzitou el. pole. • Co představuje ekvipotenciální plocha? • Zakreslete ekvipotenciální plochy a siločáry bodového náboje. • Zakreslete ekvipotenciální plochy a siločáry homogenního pole. • Kterým přístrojem měříme elektrický náboj? • Zakreslete siločáry elektrického dipólu. • Jakou hodnotu má permitivita vakua?
Rozložení náboje na vodiči • Náboj, který přivedeme ze zdroje napětí na vodivé těleso se rozloží pouze na jeho povrchu. • Na tělesech kulového tvaru se rozloží rovnoměrně, u nepravidelných těles nerovnoměrně. Větší množství náboje bude na hranách a hrotech tělesa. • Rozložení náboje charakterizuje fyzikální veličina plošná hustota náboje. • Značka: • Jednotka: C m-2 rovnoměrně rozložený náboj nerovnoměrně rozložený náboj
Pole nabité vodivé koule(pravidelného tělesa) Závislost potenciálu a intenzity v poli nabité koule na vzdálenosti • V okolí vznikne radiální elektrické pole. • Velikost intenzity pole vně koule se vypočítá obdobně jako velikost intenzity bodového náboje. Uvnitř koule je však intenzita pole nulová. • Potenciál el. pole je uvnitř a na povrchu stejný. Potenciál vypočítáme obdobně jako potenciál bodového náboje. , E E r R
Otázky: Najděte na internetu odpovědi na otázky: • Co je to sršení elektřiny? • Co je to elektrický výboj? • Co je to Faradayova klec?
Odpovědi: • Výboj, nebo-li ionizovaný plyn v okolí hrotů a hran vodivých těles, tzv. elektrický vítr. • Jev, který vzniká průchodem elektrického proudu plynem, projevuje se jeho „světélkováním“. • Jejím principem je rozložení náboje na povrchu vodivého tělesa, například při uhození blesku do auta se posádce uvnitř nic nestane, jelikož se takto přivedený náboj rozloží pouze na povrchu.
Odkazy: • Sršení elektřiny... • Elektrický výboj 1... • Elektrický výboj 2... • Vznik blesku... • Videopokusy... • Milionář z fyziky... • Applety na celou fyziku... (lze zvolit češtinu)
Použitá literatura • LEPIL, O., ŠEDIVÝ, P. Fyzika pro gymnázia – Elektřina a magnetismus. Praha: Prometheus, 2000. ISBN 80-7196-202-3. • LEPIL, O., BEDNAŘÍK, M., HÝBLOVÁ, R. Fyzika pro střední školy 2. Praha: Prometheus, 1992. ISBN 80-85849-05-4.