Elektrický náboj, elektrické pole – fyzika

Proč je zakázané kopírování? 💾 Stáhnout materiálVIP členstvíNahlásit chybu

 

   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)