Elektrický náboj, elektrické pole – fyzika

 

   Otázka: Elektrický náboj, elektrické pole

   Předmět: Fyzika

   Přidal(a): Adéla

 

Elektrický náboj, elektrické pole
– elektricky nabitá tělesa mají elektrický náboj.
– fyz. veličina el. náboj……….. Q (q)   jednotka 1C (coulomb) (1C=1A.s) (1A..ampér)
– náboj 1C projde  průřezem vodiče při proudu 1A za 1s

 

2 druhy elektrického náboje:

->kladný
->záporný

 

El. náboj je dělitelný až na elementární náboje
->záporný elementární náboj….. –e…náboj elektronu
->kladný –ll- …….+e…náboj protonu

– v elek. neutrálních tělesech jsou celkové počty kladných a záporných elementárních nábojů stejné a jejich účinek se na venek ruší.
– při elektrování těles přecházejí některé elektrony z jednoho tělesa na druhé.

– elektrování těles

-> těleso s nedostatkem elektronů je nabité kladně
-> těleso s přebytkem elektronů je nabité záporně

-těleso lze zelektrovat např: třením nebo dotykem
-zelektrované těleso působí silou na jiná tělesa
-2 tělesa se souhlasnými náboji se odpuzují, s nesouhlasnými se přitahují.

 

Zákon zachování elektrického náboje

– celkový el. náboj se vzájemným elektrováním v izolované soustavě těles nemění. El. náboj nelze vytvořit, ani zničit.

 

Látky dělíme na:

->vodiče

  • ve vodičích se náboj  snadno přemisťuje (kovy)
  • valenční elektrony se od atomů odpoutávají a tvoří elektronový plyn.

->izolanty

  • v izolantech se náboj nepřemisťuje, protože elektrony jsou pevně vázané na jednotlivé atomy.

 

SILOVÉ PŮSOBENÍ EL. NÁBOJŮ, COULOMBŮV ZÁKON
– zelektrované a nenabité těleso na sebe působí přitažlivými silami.
-2 zelektrovaná tělesa na sebe navzájem působí silami přitažlivými nebo odpudivými, mluvíme o elekt.silách, protože příčinou je elek. náboj .
– zelektrované těleso nahrazujeme modelem, říká se mu bodový náboj.

 

BODOVÝ NÁBOJ

  • hmotný bod, jehož elektrický náboj je stejný jako náboj zelektrovaného tělesa.

 

COULOMBŮV ZÁKON

2 bodové náboje v klidu na sebe působí stejně velkými silami opačně orientovanými.
pro jejich velikost platí:

Fe=k.(lQ1.Q2l)/r^2

  • velikost Fe elektrické síly je přímo úměrná absolutní hodnotě součinu velikostí nábojů a nepřímo úměrná druhé mocnině jejich vzdálenosti.
  • konstanta k závisí na prostředí, ve kterém se náboje nacházejí: k=1/4πε
    ε….permitivita prostředí
    ε0….permitivita vakua ε0=8,85.10-12 C2N-1m-2
    εr….relativní permitivita (bezrozměrné číslo, nemá jednotku)
    εr=1 (pro vakuum)                               ε=εr0
    εr=1,006 (pro vzuch)
    εr>1 (pro ostatní prostředí)

k= 1/(4πε0 ) = 1/(4π * 8,85 *10^-12 ) =9*10^9 Nm^2 *C^-2

 

INTENZITA EL. POLE
-v okolí nabitého tělesa je el. pole
-projevuje se silovým působením na jiná tělesa.
– velikost el. síly, která působí na bodový náboj, závisí na velikosti tohoto náboje, proto se síla nehodí k popisu el. pole.
– dané místo el. pole charakterizujeme vektorovou veličinou Ē….intenzita el. pole Ē=Fe/q     1N/C
– intenzita el. pole je určena podílem el. síly Fe, která v daném místě pole působí na bodový náboj q a tohoto náboje.
-je-li náboj q umístěný do pole kladný, mají E a Fe stejný směr
-je-li záporný, mají směr opačný.
-velikost intenzity el. pole je číselně rovna velikosti síly, která by v daném místě pole působila na kladný náboj 1C
Fe=E.q

 

INTENZITA EL. POLE BODOVÉHO NÁBOJE
-Fe <—-Q +…r……q+—àFe (náboj, který se v poli nachází)
(náboj, který vytváří el. pole)

Fe= (kQq)/(r^2)   //  E=Fe/q=kQ/r^2   //  E=kQ/r^2

 

– intenzita el. pole má stejnou ve všech bodech, které leží ve stejné vzdálenosti r od náboje Q, který   vytváří pole.
– intenzita má směr polopřímky vycházející ( nebo vstupující) do náboje Q.
– toto pole nazýváme centrální (radiální) pole

-homogenní pole – má všech bodech stejnou intenzitu, co do směru i velikosti
E=konstantní
– vzniká např: mezi dvěma rovnoběž., navzájem izolovanými kovovými deskami, z nichž 1 má náboj kladný a druhá stejně velký náboj záporný.

 

ELEKTRICKÉ SILOČÁRY
– slouží ke znázornění el. pole (model)
– siločára procházející určitým bodem pole je myšlená čára vedená prostorem tak, aby vektor intenzity el. pole měl směr tečny k této čáře.
– siločáry jsou spojité, začínají na kladném a končí na záporném náboji (nebo obíhají do nekonečna)
– jsou kolmé k povrchu nabitého tělesa, navzájem se neprotínají
– hustota siločar se volí tak, aby počet siločar procházejících kolmo k určité ploše byl úměrný intenzitě el. pole uprostřed této plochy.

 

  • OSAMOCENÝ BODOVÝ NÁBOJ
  • SOUSTAVA NÁBOJŮ
  • HOMOGENNÍ EL. POLE

 

PRINCIP SUPERPOZICE V ELEKTROSTATICE
-> na vybraný náboj půs. celá soustava nábojů Q1,Q2,…,Qn
-> mezi nábojem Q a libovolným nábojem Q1 platí coulombův zákon
-> výsledná síla F, která půs. na náboj q daná vektorovým součtem sil F=F1+F2+….+Fn
->vydělíme- li tuto rovnici nábojem q, dostaneme vztah pro intenzitu el. pole v daném místě
->  výsledná intenzita el. pole v určitém bodě soustavy el. nábojů je vektorovým součtem intenzit polí vyvolaných v tomto bodě jednotlivými náboji

F/q=F1/q+⋯+F_n/q

E=E1+E2+⋯+E_n

 

PRÁCE V HOMOGENNÍM EL. POLI
-> homogenní el. pole o intenzitě E.
-> do pole vložíme kladný náboj q
-> působením el. síly Fe se pohybuje po siločáře Fe=E.q
-> z bodu A do bodu B náboj urazí dráhu d (měřeno po siločáře)
-> el. síla vykoná práci WAB=Fe.d= E.q.d
-> práce je přímo úměrná přenášenému náboji q
Jednotka 1J (joule)
->WAC=WAB
   WAD=WAB
-> práce vykonaná el. silou nezávisí na trajektorii, pouze na vzdálenosti d počátečního a koncového bodu trajektorie, kterou měříme po siločáře.
-> podíl  UAB=WAB/q=E.d  se nazývá el. napětí mezi body A,B.  (jednotka 1V- volt)

  • 1V=1J/C= (kg*m^2)/(A.s^3)

-> napětí UAB mezi 2 body el. pole je podíl práce vykonané el. silou při přenesení bodového náboje z A do B a tohoto náboje.
->napětí nezávisí na velikosti přeneseného náboje a na tvaru jeho trajektorie
-> napětí mezi dvěma body el. pole je určeno jen polohou obou bodů.

  • UAB=E*d
  • E=UAB/d (jed*1 V/m)
  • WAB=q*E*d=q*UAB (jed*1V/m)





Další podobné materiály na webu: