VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ FAKULTA STAVEBNÍ GB02 FYZIKA II MODUL M01 ELEKTŘINA A MAGNETISMUS
|
|
- Jakub Beneš
- před 8 lety
- Počet zobrazení:
Transkript
1 VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ FAKULTA STAVEBNÍ PROF. ING. BOHUMIL KOKTAVÝ, CSC., DOC. ING. PAVEL KOKTAVÝ, CSC., PH.D. GB FYZIKA II MODUL M1 ELEKTŘINA A MAGNETISMUS STUDIJNÍ OPORY PRO STUDIJNÍ PROGRAMY S KOMBINOVANOU FORMOU STUDIA
2 GB Fyzika II Modul M1 Bohumil Koktavý, Bno 6 - (13) -
3 Obsah OBSAH 1 Úvod Cíle Požadované znalosti Doba potřebná ke studiu Klíčová slova Přehled použitých symbolů...9 Elektostatické pole Elektostatické silové působení mezi tělesy s elektickým nábojem Elektostatické silové působení mezi bodovými náboji Vektoový popis elektostatického pole Elektický dipól Gaussova věta elektostatiky Použití Gaussovy věty po výpočet intenzity elektostatického pole.... Enegie elektostatického pole Páce elektostatické síly Potenciální enegie bodového náboje v elektostatickém poli Potenciál elektostatického pole Vodič v elektostatickém poli Intenzita elektostatického pole ve vodiči Kapacita vodiče Kapacita kondenzátou Řazení kondenzátoů Paktické povedení kondenzátoů Dielektikum v elektostatickém poli Elektické vlastnosti dielektik Polaizace dielektika Atomová (elektonová) polaizace Iontová polaizace Oientační polaizace Rovinná dielektická deska v homogenním elektickém poli Autotest Klíč k autotestu Koespondenční úkoly Závě Ustálený elektický poud Elektický poud Pincip kontinuity poudu Ohmův zákon Elektický odpo vodičů (13) -
4 GB Fyzika II Modul M Řazení odpoů Závislost odpou vodičů na teplotě Páce a výkon elektického poudu Elektický zdoj Elektomotoické napětí Přenos maximálního výkonu Řešení obvodů s časově nezávislými elektickými poudy Elektický obvod Metoda postupného zjednodušování obvodu Kichhoffovy zákony Řešení elektických obvodů pomocí Kichhoffových zákonů Wheatstoneův most Rozdělení látek podle elektické vodivosti Vedení elektického poudu ve vakuu Elektická vodivost pevných látek Vodivost polovodičů Vlastní (intinsická) vodivost Nevlastní vodivost polovodičů Přechod PN Polovodičové diody Vedení elektického poudu v kapalinách Disociace molekul Elektolytická vodivost Faadayovy zákony Elektodové potenciály Polaizace elektod Vedení elektického poudu v plynech Ionizace plynu Nesamostatný výboj Samostatný výboj v plynu Autotest Klíč k autotestu Koespondenční úkoly Závě Magnetické pole Magnetické silové působení Expeimentální studium magnetického pole Síla působící v magnetickém poli na vodič Síla působící na pohybující se náboj v magnetickém poli Učení vektou B magnetického pole vodiče Magnetické silové působení mezi vodiči Elektomagnetická indukce Magnetický indukční tok (13) -
5 Obsah 4.7. Faadayův zákon elektomagnetické indukce Vznik hamonického elektomotoického napětí Vlastní indukčnost vodiče Vzájemná indukčnost Magnetické vlastnosti látek Autotest Klíč k autotestu Koespondenční úkoly Závě Obvody s časově poměnnými poudy Elektický obvod Odpo, cívka a kondenzáto jako pvky elektického obvodu Odpo Cívka Kondenzáto Přechodové jevy Autotest Klíč k autotestu Koespondenční úkoly Závě Obvody se střídavými elektickými poudy Střídavé elektické veličiny a jejich chaakteistiky Střídavý elektický poud a napětí Střední hodnota střídavého poudu Efektivní hodnota střídavého poudu Odpo, cívka a kondenzáto v obvodu střídavého poudu Odpo v obvodu střídavého poudu Cívka v obvodu střídavého poudu Kondenzáto v obvodu střídavého poudu Séiový obvod RLC se střídavým poudem Symbolicko-komplexní metoda řešení obvodů se střídavými poudy Fázo hamonického poudu a napětí Učení impedance odpou, cívky a kondenzátou Výkon střídavého poudu Tojfázová poudová soustava Vznik tojfázového elektomotoického napětí Zapojení do hvězdy Zapojení do tojúhelníku Výkon tojfázové soustavy Autotest Klíč k autotestu Koespondenční úkoly Závě (13) -
6 GB Fyzika II Modul M1 7 Měření neelektických veličin elektickými metodami Měřicí soustava Rozdělení snímačů neelektických veličin Odpoové snímače Odpoové snímače kontaktové Odpoové snímače využívající stykového odpou Odpoové snímače polohy (měřicí potenciomety) Odpoové snímače defomace (tenzomety) Odpoové snímače teploty Odpoové snímače ychlosti postředí (anemomety) Odpoové snímače světelného záření Odpoové snímače magnetických veličin Odpoové snímače vlhkosti Kapacitní snímače Mezeový kapacitní snímač Překývací kapacitní snímač Kapacitní snímač s poměnným dielektikem Použití kapacitních snímačů Indukčnostní snímače Indukčnostní snímač s malou vzduchovou mezeou Indukčnostní snímač s otevřeným magnetickým obvodem Indukčnostní snímač s potlačeným polem Indukčnostní snímač tansfomátoový Použití indukčnostních snímačů Magnetické snímače Indukční snímače Snímače elektomagnetické Elektodynamické snímače Piezoelektické snímače Snímače tlakové síly Snímače zychlení Temoelektické snímače Autotest Klíč k autotestu Koespondenční úkoly Závě Elektomagnetické vlnění Maxwellovy ovnice Pvní Maxwellova ovnice Duhá Maxwellova ovnice Třetí Maxwellova ovnice Čtvtá Maxwellova ovnice Vedlejší Maxwellovy ovnice Vlnová ovnice po intenzitu elektického a magnetického pole (13) -
7 Obsah 8.3 Základní vlastnosti elektomagnetického vlnění Rovinné postupné elektomagnetické vlnění Vlnové ovnice po ovinné vlnění Maxwellovy ovnice po ovinné vlny Závěy vyplývající z Maxwellových ovnic Rovinné postupné elektomagnetické vlnění s hamonickým časovým půběhem Enegie přenášená elektomagnetickým vlněním Objemová hustota enegie elektického pole Objemová hustota enegie magnetického pole Poyntingův vekto Enegie hamonické vlny Stojaté elektomagnetické vlnění Vzájemná ploloha vektoů E a H Půběh stojatého vlnění dvou hamonických lineáně polaizovaných vln Hamonické stojaté vlnění při kolmém odazu od vodivé oviny Modulace elektomagnetické vlny Amplitudová modulace Kmitočtová modulace Fázová modulace Impulsová modulace Vyzařování a příjem elektomagnetického vlnění Elektomagnetické pole kátké antény Směová vyzařovací chaakteistika Výkon vyzářený kátkou anténou Dlouhá anténa Přijímací antény Základní typy antén Šíření elektomagnetického vlnění Vedení elektomagnetické vlny Dvouvodičové vedení Souosý (koaxiální) kabel Vlnovody Šíření elektomagnetického vlnění v okolí Země Vliv povchu Země na šíření elektomagnetického vlnění Vliv složení atmosféy na šíření elektomagnetického vlnění Autotest Klíč k autotestu Koespondenční úkoly Závě (13) -
8 GB Fyzika II Modul M1 9 Seznam použité liteatuy (13) -
9 Úvod 1 Úvod 1.1 Cíle Cílem látky uvedené v tomto modulu je pohloubení znalostí v oblasti elektomagnetického pole a jejich aplikací při výuce geodezie a v měřicí technice v daném obou. 1. Požadované znalosti Předpokládají se znalosti látky fyziky z gymnázia, a to jak ozsahem pojmů, tak i řazením jednotlivých částí. Z matematiky se předpokládá zvládnutí základů vyšší matematiky, zejména difeenciálního a integálního počtu. 1.3 Doba potřebná ke studiu Modul je ozdělen do 8 kapitol. Půměná celková doba k nastudování představuje asi 9 hodin. 1.4 Klíčová slova Elektický náboj, elektické pole, intenzita, potenciál, napětí, kapacita, polaizace, dielektikum, elektický poud, odpo, elektický výkon, elektický obvod, vodivost látek, magnetické pole, elektomagnetická indukce, střídavé poudy, střídavé obvody, odpoové snímače, kapacitní snímače, indukčnostní snímače, indukční snímače, piezoelektické snímače, temoelektické snímače, elektomagnetické pole, Maxwellovy ovnice, vlnová ovnice, fázová ychlost, Poyntingův vekto, stojaté vlnění, polaizovaná vlna, modulace signálu, antény. 1.5 Přehled použitých symbolů α teplotní součinitel odpou μ pemeabilita postředí α γ ε ε ε ϑ κ μ plošná tepelná přestupnost měná elektická vodivost pemitivita postředí pemitivita vakua, ε = 8, F.m -1 elativní pemitivita teplota vyjádřená ve o C elektická susceptibilita pohyblivost nosičů náboje μ n μ p μ μ μ P ρ ρ pohyblivost volných elektonů pohyblivost volných dě pemeabilita vakua, μ = 4π.1-7 H.m -1 elativní pemeabilita Poissonovo číslo měný elektický odpo objemová hustota náboje - 9 (13) -
10 GB Fyzika II Modul M1 σ ϕ Ψ Φ ω b B C D e E E k E p E f ΔE g E E i F F F i g G h plošná hustota náboje počáteční fáze, fázový posuv tok vektou elektické indukce magnetický indukční tok kuhová (úhlová) fekvence mechanický moment hybnosti magnetická indukce kapacita elektická indukce elementání náboj, e = 1, C enegie kinetická enegie potenciální enegie enegie fotonu šířka zakázaného pásu enegie intenzita elektického pole intenzita elektického pole v přechodu PN Faadayova konstanta, F = C.mol -1 síla ozdělující síla tíhové zychlení, g n = 9,8665 m.s - elektická vodivost Planckova konstanta, h = 6, J.s H intenzita magnetického pole i, I elektický poud i jednotkový vekto ve směu osy x I efektivní hodnota elektického poudu I I f I m I s I s j J k k K K f L m m e m m s M M n n i n N N A N D p nasycený poud PN přechodu fázový poud amplituda střídavého poudu střední hodnota střídavého poudu sdužený poud jednotkový vekto ve směu osy y poudová hustota Boltzmannova konstanta, k = 1, J.K -1 jednotkový vekto ve směu osy z součinitel defomační citlivosti měná citlivost fotoodpou indukčnost vodiče hmotnost hmotnost elektonu, m e = 9, kg magnetický moment spinový magnetický moment vzájemná indukčnost vodičů molová hmotnost koncentace nosičů náboje intinsická koncentace jednotkový vekto nomálový elektický silový tok koncentace akceptoů koncentace donoů koncentace dě - 1 (13) -
11 Úvod p, P výkon elektického poudu p dipólový moment P s P q zdánlivý výkon jalový výkon q, Q elektický náboj R R d R i s S S T polohový vekto elektický odpo dynamický odpo vnitřní odpo zdoje délka dáhy plocha Poyntingův vekto temodynamická teplota u, U elektické napětí u C u L napětí na kondenzátou napětí na cívce U efektivní hodnota střídavého napřtí U d difuzní napřtí u e, U e elektomotoické napětí U f U m U s U t V W W v X C X L z Z fázové napětí amplituda střídavého napětí sdužené napětí temoelektické napětí potenciál páce výstupní páce elektonů z kovu kapacitní eaktance induktivní eaktance mocenství pvku impedance u R napětí na odpou - 11 (13) -
12
13 Elektostatické pole Elektostatické pole Podle současného stavu fyzikálních poznatků existují mezi elementáními částicemi čtyři duhy inteakcí: gavitační, elektomagnetické, slabé a silné. Převládající postavení v daném fyzikálním ději má jen jedna z nich. Například při volném pádu těles haje nejdůležitější oli gavitační silové působení. Slabé a silné inteakce převažují při sážkách a přeměnách elementáních částic a uvnitř jade atomů. Elektomagnetická inteakce je základem všech elektických a magnetických jevů. Uplatňuje se při vzájemném silovém působení elekticky nabitých těles nebo vodičů, kteými potéká elektický poud, při stavbě atomového obalu, při sážkách atomů, při vazbě atomů v molekulách a kystalové mřížce, při mechanickém silovém působení těles při dotyku, při biofyzikálních pochodech a dalších jevech. Elektomagnetickou inteakcí se vyznačují všechny známé elementání částice a antičástice s vyjímkou neutina. Někteé částice mají elektický náboj a magnetický moment, jiné jen elektický náboj nebo jen magnetický moment. Elektický náboj chápeme jako fyzikální veličinu, kteá je míou schopnosti elementáních částic působit na sebe vzájemně elektickými a magnetickými silami. Elektický náboj mají např. potony, elektony, pozitony, někteé mezony a hypeony. Jednotkou elektického náboje je coulomb (C), C = A.s. Nejmenším elektickým nábojem je elementání náboj e = 1, C. Náboj potonu je e, náboj elektonu je -e. Jestliže je v atomu počet elektonů oven počtu potonů, jeví se atom z velké vzdálenosti, vzhledem k jeho půměu, jako elekticky neutální. Při odtžení elektonu nebo zachycení elektonu se atom stává kladně nebo záponě nabitou částicí. Makoskopická tělesa se elekticky nabíjejí tak, že se uvnitř nebo na povchu tělesa vytvoří nadbytek kladně nebo záponě nabitých částic. Po elektické náboje platí následující zákony: a) Zákon zachování náboje - celkové množství náboje v osamoceném systému se ovná algebaickému součtu všech nábojů v systému a nemění se. b) Zákon invaiantnosti náboje - náboj je při všech tansfomacích vztažné soustavy invaiantní (nemění se). c) Coulombův zákon - dva bodové náboje na sebe působí ve své klidové soustavě elektostatickou silou, kteá je přímo úměná součinu velikosti obou nábojů a nepřímo úměná čtveci jejich vzdálenosti. d) Zákon supeposice - při současném působení několika nábojů je účinek každého týž, jako kdyby náboj působil sám. e) Zákon kvantování náboje - všechny náboje jsou násobkem elementáního náboje e, esp. -e. V okolí elekticky nabitých částic existuje elektomagnetické pole, pomocí něhož se vzájemné silové působení mezi těmito částicemi ealizuje. Jsou-li tyto částice v klidu vzhledem k pozoovací soustavě, nazýváme silové působení mezi jejich náboji elektostatickým silovým působením a příslušné pole elektostatickým polem. Při pohybu náboje vzhledem k pozoovací soustavě vzniká elektodynamické pole, kteé má obecně dvě složky: elektické pole a magnetické pole (13) -
14 GB Fyzika II Modul M1 Elektomagnetické pole je plně popsáno, jsou-li v každém bodě pole zadány vektoy intenzity elektického pole E, elektické indukce D, intenzity magnetického pole H a magnetické indukce B. Jakékoliv změny těchto vektoů se šíří v elektomagnetickém poli ve vakuu ychlostí světla jako elektomagnetické vlnění..1 Elektostatické silové působení mezi tělesy s elektickým nábojem Elektostatické silové působení mezi elekticky nabitými tělesy můžeme sledovat jednak v případě soustavy bodových nábojů, jednak v případě elekticky nabitých těles libovolného tvau. Omezíme se pouze na pvní případ..1.1 Elektostatické silové působení mezi bodovými náboji F 1 Q 1 Q F Ob..1: Silové působení mezi dvěma bodovými náboji Bodovým nábojem ozumíme náboj na tělese, jehož ozměy jsou malé vzhledem ke vzdálenostem, kteé se v dané úloze vyskytují. Silové působení mezi bodovými náboji (silovým působením mezi bodovými náboji budeme dále nazývat silové působení mezi tělesy s bodovými elektickými náboji) po kvantitativní stánce vyšetřoval jako pvní fancouzský fyzik CH. A. Coulomb ( ). Došel k závěu, že dva bodové náboje (ob..1) Q 1 a Q na sebe působí silou, kteá je přímo úměná součinu velikostí obou nábojů a nepřímo úměná kvadátu jejich vzdáleností (Coulombův zákon), Q1Q 1 = F = k, (.1) F Q1Q Q1Q F = F1 = k = k, (.) 3 kde je jednotkový vekto, =. Součinitel úměnosti k závisí na volbě jednotek a na vlastnostech postředí, ve kteém se náboje nacházejí. V zákonné měové soustavě jednotek se používá po vakuum ve tvau 1 k =, (.3) 4πε kde ε se nazývá pemitivita vakua, ε = 8, F.m -1. Dále budeme sledovat elektické pole ve vakuu, esp. ve vzduchu. V soustavě n bodových nábojů (ob..) působí na náboj Q podle pincipu supepozice síla F = F + F F F = 1 k n n k= 1 1 4πε QQ k 3 k, (.4) k - 14 (13) -
15 Elektostatické pole kde F k je síla, kteou působí náboj Q k na náboj Q, k = 1,,..., n. Q 1 Q 1 Q F n F F 1 F n Q n Ob..: Silové působení v soustavě bodových nábojů Vzájemné silové působení mezi dvěma náboji nezávisí na působení jiných nábojů, pokud se tímto působením nezmění poloha nebo ozložení obou nábojů. Výsledná síla, kteou působí několik bodových nábojů na daný náboj Q je tedy ovna vektoovému součtu všech dílčích sil, jimiž by na něj působily tyto náboje jednotlivě. Coulombův zákon má šioký ozsah platnosti. Coulombovské silové působení patří mezi nejdůležitější působení mezi jádem atomu a elektony. Přestává platit až při vzdálenostech = 1-15 m, kde je přibližně polomě atomového jáda. Příklad.1 Dvě malé kuličky o hmotnostech m =,1 g visí na hedvábných vláknech o délkách l = 1 cm. Obě vlákna jsou zavěšena ve společném bodě A (ob..3). Přeneseme-li na obě kuličky stejné náboje Q, svíají obě vlákna s kolmicí k úhel α =. Učete velikosti nábojů. Ob..3: Silové působení mezi dvěma elektickými náboji - 15 (13) -
16 GB Fyzika II Modul M1 Řešení: Každá kulička o hmotnosti m a s nábojem Q působí na vlákno tíhovou silou G a silou F e, esp. F e, jež je výsledkem elektostatického silového působení mezi náboji. Výslednice těchto sil F v1 a F v musí ležet v ovnovážném stavu v ose příslušného vlákna. Musí tedy platit: Q Fe = a G = mg. Potom 4πε kam jsme dosadili = l sinα. Odtud vypočteme Q = 4l sinα πε mg tgα = 4,31 nc. tg tg α = F e G, kde Q Q = =, 4πε mg 16πε mgl sin α α Úkol.1 V Bohově modelu atomu vodíku obíhá elekton po kuhové dáze kolem jáda, kteé je tvořeno jediným potonem. Najděte fekvenci oběhů elektonu, je-li polomě kužnice, po kteé elekton obíhá, =, m. [6, Hz]..1. Vektoový popis elektostatického pole Schopnost přenášet silové účinky mezi elekticky nabitými tělesy pokládáme za fyzikální vlastnost elektického pole vytvořeného v postou obklopujícím náboje. Jsou-li náboje v klidu vzhledem k pozoovací soustavě, nazýváme elektické pole elektostatickým polem. Elektostatické pole chaakteizujeme v libovolném bodě intenzitou elektostatického pole E, kteá je číselně ovna síle, kteá by v daném bodě pole působila na jednotkový kladný bodový náboj. Intenzitu E definujeme tedy vztahem F E =, (.5) Q kde F je síla, kteá by v daném bodě pole působila na bodový náboj Q. Jednotkou intenzity elektostatického pole je [ 1 1 E ] = N.C = V.m, (.6) kde volt (V) je jednotkou potenciálu elektostatického pole. Na náboj Q v daném bodě elektostatického pole o intenzitě E působí síla F, F = QE. (.7) Elektostatické pole můžeme gaficky znázonit silovými čaami (siločaami). Jsou to křivky, jejichž tečny mají v každém bodě smě intenzity elektostatického pole. Siločaám přisuzujeme smě souhlasný se směem intenzity pole. Siločáy vystupují z kladného náboje a vstupují do záponého náboje (ob..4) (13) -
17 Elektostatické pole Jsou-li siločáy elektostatického pole navzájem ovnoběžné přímky a intenzita má ve všech bodech pole stejnou velikost, nazývá se pole homogenním. _ + Ob..4: Siločáy elektostatického pole kladného a záponého bodového náboje Intenzita elektostatického pole bodového náboje Q v bodě A ve vzdálenosti od náboje (ob..5) má velikost E F 1 QQ 4πε 1 Q = = =, (.8) Q Q 4πε 1 Q E =. (.9) 3 4πε Ob..5: Intenzita pole bodového náboje Intenzita elektostatického pole vytvořeného větším počtem nábojů se ovná podle pincipu supepozice vektoovému součtu intenzit elektických polí E 1, E,, E n jednotlivých nábojů E = E1 + E + K+. (.1) E n - 17 (13) -
18 GB Fyzika II Modul M1 Příklad. Náboj Q 1 = 7 μc je umístěn v počátku souřadné soustavy a duhý náboj Q = -5 μc je umístěn v ose x pavoúhlé souřadné soustavy Oxy ve vzdálenosti =,3 m od počátku (ob..6). Ob..6: K příkladu. a) Najděte intenzitu výsledného elektostatického pole v bodě A na ose y ve vzdálenosti 1 =,4 m od počátku O. b) Jaká síla by působila na náboj Q = nc umístěný v bodě A? Řešení: a) Podle pincipu supepozice je intenzita výsledného elektického pole E = E 1 + E, kde E 1 je intenzita elektického pole bodového náboje Q 1 v bodě A a E je intenzita elektického pole bodového náboje Q v bodě A ve vzdálenosti = +,5 m. Platí: E E E E Q 1 = = = 3,93.1 V.m 4πε 1 Q 5 1 = = 1,8.1 V.m 4πε = E i E j, kde E, 1 1x + 1y = E i E j, kde x + y 1 x =,, 5 1 E1 y = E1 = 3,93.1 V.m. cos 1,8.1 V.m 5 1 E x = E α = E =, E y = E sinα = E = 1,44.1 V.m. Potom E = ( E1 + E ) i + ( E1 + E 5 ) j = (1,8i +,49 j).1 V.m x x y y 1, - 18 (13) -
19 Elektostatické pole 5 1 E = E x + E y =,71.1 V.m. b) Výsledná síla, kteou působí oba náboje na náboj Q umístěný v bodě A je 4 F = QE = (,16i + 4,98 j).1 N. Úkol. V pavoúhlém souřadnicovém systému se nachází dva bodové náboje. Náboj Q 1 = 1-8 C je umístěn v bodě A 1 [,1;;] m, náboj Q = -1-8 C v bodě A [-,1;;] m. Najděte velikost a smě intenzity elektického pole těchto nábojů v bodě A 3 [;,1;] m. [-6355 i V.m -1 ]. Úkol.3 Elekton vlétne počáteční ychlostí v = m.s -1 kolmo na smě siloča do homogenního elektického pole s intenzitou elektického pole E = V.m -1. Oblast, ve kteé se vyskytuje elektické pole, má šířku ve směu pohybu elektonu,1 m. Učete: a) Zychlení elektonu v elektickém poli. b) Dobu pohybu elektonu v elektickém poli. c) Posuv elektonu ve směu siloča při výstupu z elektického pole. d) Rychlost elektonu při výstupu z elektického pole. [a) 3, m.s -, vekto zychlení je oientován poti směu siloča, b) 3, s, c) 1,95 cm poti směu siloča, d) 3,.1 6 m.s -1 ]..1.3 Elektický dipól Elektický dipól je soustava dvou bodových nábojů stejné absolutní velikosti a opačného znaménka (ob..7). Ob..7: Elektický dipól Elektický dipól je chaakteizován elektickým dipólovým momentem p = Ql, (.11) kde l je vekto směřující od záponého náboje ke kladnému (13) -
20 GB Fyzika II Modul M1 Je-li tuhý elektický dipól (tzn. nemůže se měnit vzdálenost mezi náboji) v homogenním elektostatickém poli o intenzitě E, působí na oba jeho póly síly F = QE a F = QE (ob..8). Tyto síly tvoří silovou dvojici, kteá působí na dipól otáčivým momentem a natáčí osu dipólu do směu pole. Potože součet obou sil je nulový, zůstane po natočení do směu intenzity dipól v klidu. Ob..8: Elektický dipól v homogenním elektostatickém poli V nehomogenním elektostatickém poli je součet obou sil ůzný od nuly a dipól se pohybuje ve směu ostoucí intenzity..1.4 Gaussova věta elektostatiky Je-li vekto intenzity elektostatického pole E ve všech bodech libovolné plochy S, ležící v daném elektostatickém poli, stejně velký a kolmý k ploše, je tok N vektou E plochou S (elektický silový tok) definován vztahem N = ES. (.1) Ob..9: Tok vektou E plochou S Elementání plochou ds v obecném případě (ob..9) pochází elementání tok d N = E d S = E cosα d S = E d S, (.13) n - (13) -
21 Elektostatické pole kde E n = E cos α je velikost nomálové složky vektou E a ds = n ds, kde n je jednotkový vekto ve směu nomály. Celkový tok pocházející plochou S je N = E cos αds = E ds. (.14) S S Tok vektou intenzity E libovolnou uzavřenou plochou S, ležící v elektostatickém poli, se ovná podílu celkového elektického náboje v objemu uzavřeném plochou S a pemitivity vakua n Q k k = 1 N =, (.15) ε kde Q 1, Q,..., Q n jsou náboje uvnitř uzavřené plochy S. Tento tok nezávisí na poloze nábojů uvnitř plochy, ani na tvau plochy. Libovolný náboj vně plochy celkový tok neovlivňuje. Věta (.15) se nazývá Gaussova věta elektostatiky. Ob..1: K důkazu Gaussovy věty Důkaz Gaussovy věty povedeme nejdříve po jeden bodový náboj Q uvnitř plochy S (ob..1). Elementání kužel s vcholem v bodě umístění bodového náboje Q vymezuje elementání postoový úhel dω a vytíná na ploše S elementání plošku o velikosti ds. Celkový tok vektou E uzavřenou plochou S je podle (.14) Q N = E cosαds = ds = 4πε S S Q dω = πε 4 4 Ω Q πε Je-li uvnitř plochy S ozložen libovolně celkový náboj pincipu supepozice celkový tok n n k N k = = k = 1 k = 1 ε ε [ Ω] 4π Q = Q =. (.16) ε n Q k k = 1, je podle Q Q N =. (.17) - 1 (13) -
22 GB Fyzika II Modul M1.1.5 Použití Gaussovy věty po výpočet intenzity elektostatického pole Pomocí Gaussovy věty můžeme učit intenzitu elektostatického pole v někteých zvláštních případech. Ob..11: Elektostatické pole nabité vodivé kulové plochy Intenzitu elektostatického pole vně ovnoměně nabité vodivé kulové plochy o poloměu R učíme z celkového toku pocházejícího libovolnou soustřednou kulovou plochou S (ob..11). Potože je pole symetické, je velikost intenzity E na ploše S stejná a výsledný tok plochou S je Q =.4π, (.18) ε N ES = E = Intenzita elektostatického pole ovnoměně nabité vodivé kulové plochy je vně plochy stejná jako po pole stejně velkého bodového náboje umístěného v bodě, v němž je střed kulové plochy. Uvnitř plochy je E =. 1 Q E =. (.19) 4πε Intenzita elektostatického pole ovnoměně nabité nekonečné vodivé oviny je ve všech bodech pole konstantní (homogenní pole) (ob..1). Siločáy jsou přímky kolmé k dané ovině. Celkový tok libovolnou válcovou plochou s osou ve směu siloča je σ S N = ES + ES =, (.) ε σ E =, (.1) ε Q kde σ = je plošná hustota náboje. S - (13) -
23 Elektostatické pole Ob..1: Elektostatické pole nabité vodivé oviny Elektostatické pole dvou nekonečných elekticky nabitých ovin s nábojem +Q a -Q (ob..13) je dáno součtem intenzity E + a E obou ovin. V postou mezi ovinami je výsledná intenzita σ σ σ E = E + + E = + =, (.) ε ε ε vně je výsledná intenzita elektostatického pole nulová. Ob..13: Elektostatické pole dvou nabitých ovin Příklad.3 V homogenním elektickém poli deskového kondenzátou se vznáší kapka oleje o hmotnosti m = 1-8 g, nabitá záponým nábojem Q. Plocha desek je S = 1 cm, náboj desek je Q d = 6 nc a -Q d. a) Jaká musí být poloha kondenzátou v tíhovém poli? b) Vypočtěte náboj kapky. c) Učete počet volných elektonů na kapce. Řešení: a) Desky musí být kolmé k vektou tíhového zychlení, kladná deska musí být nahoře. - 3 (13) -
24 GB Fyzika II Modul M1 b) V ovnováze musí být tíhová síla kapky G kompenzována elektostatickou silou F e, G + F e =, G F Qd =, mg = E Q = Q. e ε S Odtud učíme Q mgε S d =. Náboj kapky je po dosazení = 3, C Q Q. c) Je-li náboj elektonu e = 1, C, je počet elektonů na kapce Q n = = 86 elektonů. e. Enegie elektostatického pole Enegie elektostatického pole je dána pací, kteá musí být vykonána, aby toto pole vzniklo, čili aby byl původně nenabitému tělesu předán elektický náboj. Enegie tohoto pole tedy souvisí s pací konanou při přemisťování elektického náboje v elektostatickém poli. Koná-li páci vnější síla, enegie elektostatického pole se zvětší. Koná-li páci elektostatické silové pole, enegie pole klesá...1 Páce elektostatické síly Nejjednodušším případem je přemístění bodového náboje Q v elektostatickém poli bodového náboje Q' (ob..14). Ob..14: Páce konaná elektostatickou silou při posunutí elektického náboje Hledáme páci W, kteou vykoná elektostatická síla F působící na bodový náboj Q při jeho posuvu z bodu B 1 do bodu B po tajektoii s. Při elementáním posuvu d koná síla F páci 1 QQ dw = F cosα d = Fd = d. (.3) 4πε Celková páce - 4 (13) -
25 Elektostatické pole 1 QQ QQ 1 W = d = 4πε 4πε 1 1 QQ 1 1 =. (.4) 4πε 1 Z výsledku vyplývá, že velikost páce nezávisí na tvau tajektoie s, po kteé se posunutí děje, ale pouze na poloze počátečního a koncového bodu tajektoie B 1 a B. Tento výsledek můžeme zobecnit po libovolné elektostatické pole. To je podle pincipu supepozice složeno z elektostatických polí jednotlivých bodových nábojů, jež dané elektostatické pole vytvářejí. Po obecné elektostatické pole tedy páce elektostatické síly nezávisí na tvau tajektoie, ale pouze na poloze jejího počátečního a koncového bodu. Platí W = 1 Fcosα d = F d = Q E d (.5) 1 1 Páce po uzavřené křivce se tedy ovná nule. Silové pole o této vlastnosti nazýváme konzevativním (potenciálovým) silovým polem. Uvedená vlastnost umožňuje definovat potenciální enegii nabitého tělesa v elektostatickém poli... Potenciální enegie bodového náboje v elektostatickém poli Uvažujme elektostatické pole tělesa s nábojem Q'. Libovolný bodový náboj Q má v každém bodě B tohoto elektostatického pole (ob..15) potenciální enegii E ( ), kde je polohový vekto bodu B. p Ob..15: K výkladu potenciální enegie Podle definice je potenciální enegie daná pací vnější síly Fv = F, kteá je stále v ovnováze s elektostatickou silou F, působící na bodový náboj Q, při posuvu tohoto náboje z místa zvolené potenciální enegie E p (vztažné místo o polohovém vektou ) do daného bodu B, Ep ( ) = Ep + Fv d = Ep + F d = E p + W, (.6) - 5 (13) -
26 GB Fyzika II Modul M1 kde W je páce, kteou vykoná elektostatická síla F při posuvu náboje Q z bodu B do vztažného místa. Zvolíme-li za vztažné místo bod v nekonečnu a E p =, je Ep ( ) = W = F d. (.7) Potože F = QE, kde E je intenzita daného elektostatického pole, platí Ep ( ) = W = Q E d. (.8)..3 Potenciál elektostatického pole Podíl potenciální enegie bodového náboje Q a velikosti tohoto náboje se nazývá potenciálem V. Platí Ep ( ) W V() = = = E d Q Q. (.9) Jednotkou potenciálu je volt (V), V = J.C -1. Jedná-li se o elektostatické pole bodového náboje Q' umístěného v počátku O (ob..15), je podle (.4) po 1 = a = 1 QQ QQ 1 QQ W = d = = 4πε 4πε. (.3) 4πε Potenciál elektostatického pole bodového náboje Q' je podle (.9) V ( ) = W Q Q =. (.31) 4πε Je-li elektostatické pole tvořeno soustavou n bodových nábojů Q 1,..,Q n, je výsledný potenciál podle pincipu supepozice (ob..16) V ( ) = Q n k k= 1 4πε k, (.3) Ob..16: Potenciál elektostatického pole n bodových nábojů - 6 (13) -
27 Elektostatické pole Potenciální enegie náboje Q v daném bodě elektostatického pole s potenciálem V se učí z ovnice E p = QV. (.33) Páce W, kteou vykoná elektostatická síla při přesunutí náboje Q z bodu B 1 do bodu B, se ovná ozdílu potenciálních enegií v obou bodech W = E ( = QU, (.34) p 1 Ep = Q V1 V ) kde U 1 je elektické napětí mezi body B 1 a B, U 1 = V V = E d (.35) Jednotkou elektického napětí je volt (V). Mezi dvěma body elektostatického pole je napětí 1 V, jestliže při přemístění náboje 1 C z jednoho bodu do duhého vykonají síly pole páci 1 J. Příklad.4 Bodové náboje Q 1 = 6 nc a Q = -6 nc mají vzájemnou vzdálenost d = 5 cm. Vypočítejte: a) Potenciály v bodech A, B, C podle ob..17, kde = cm. b) Potenciální enegii bodového náboje Q = 4 nc, je-li tento náboj umístěn postupně v bodech A, B, C. c) Napětí mezi body A a B. d) Jakou páci je třeba vykonat při přenesení náboje Q z bodu A do bodu B? Řešení: a) Potenciál v bodě A je dán supepozicí potenciálů elektostatického pole bodového náboje Q 1 a Q v bodě A Q1 Q VA = V A + V A = + = 4πε ( d ) 4πε Podobně najdeme V B = 197 V, V C = V. Ob..17: K příkladu.4-7 (13) -
28 GB Fyzika II Modul M1 b) Potenciální enegie bodového náboje Q = 4 nc, umístěného v bodě A 6 elektostatického pole, je E = = 3,6.1 J. pa QV A Podobně učíme 6 E = = 7,71.1 J, E =. pb QV B pc c) Napětí mezi body A a B je U V V = 86 V. AB = A B d) Při přenesení náboje Q = 4 nc z bodu A do bodu B je třeba vykonat páci 6 W E E = 11,31.1 J. = pb pa Úkol.4 Jaká je intenzita a potenciál ve vzdálenosti cm od povchu vodivé koule o poloměu 8 cm, je-li na ní ovnoměně ozložen náboj s plošnou hustotou 6 μc.m -? [5, V.m -1 ; 15,5 kv]. Úkol.5 Mezi dvěma svislými ovnoběžnými vodivými deskami, vzdálenými od sebe,5 cm, se nachází elekticky nabitá kapka kapaliny o hmotnosti 1-9 g. Jestliže desky nabijeme na potenciální ozdíl 4 V, padá uvolněná kapka ve směu ke kladné desce pod úhlem 7 5' vzhledem ke svislému směu. Učete elektický náboj kapky. Kolik nadbytečných elektonů kapka obsahuje? [1, C; 1]. Kontolní otázky.1 1. Fomulujte zákon zachování elektického náboje a zdůvodněte jej.. Vysvětlete definici veličiny intenzita elektického pole. 3. Popište způsoby gafického znázonění elektických polí. 4. Popište chování elektického dipólu v homogenním a nehomogenním elektickém poli. 5. Definujte tok vektou elektické intenzity plochou. 6. Kdy lze pole mezi dvěma ovnoběžnými deskami s náboji pokládat za homogenní a vně desek za nulové? 7. Fomulujte ovnicí a slovy definici elektického potenciálu a jeho vztah k intenzitě. 8. Jaká je oientace siloča vzhledem k ekvipotenciálním plochám?.3 Vodič v elektostatickém poli Po chování vodičů v elektostatickém poli je důležitá skutečnost, že vodiče obsahují volné nosiče náboje. V kovech to jsou elektony, v elektolytech klad- - 8 (13) -
29 Elektostatické pole né a záponé ionty, v ionizovaných plynech elektony a ionty a v polovodičích elektony a díy..3.1 Intenzita elektostatického pole ve vodiči Vložíme-li vodič do elektostatického pole, působí na volné nosiče náboje síla, kteá vyvolá posuv volného náboje. Těleso se nabije tak, že na staně přivácené k náboji, od kteého pole pochází, je opačný náboj a na odvácené staně souhlasný náboj. Popsaný jev je podstatou elektostatické indukce. Ob..18: Vodič ve vnějším elektostatickém poli Rovnovážný stav ve vodiči nastává tehdy, až je uvnitř vodiče výsledná intenzita E =, tedy až pole indukovaného náboje o intenzitě E i vykompenzuje uvnitř vodiče pole o intenzitě E v, do kteého byl vodič vložen (ob..18) a výsledná síla působící na volné náboje je nulová. Platí E = E + E. (.36) v i = Vytvoříme-li uvnitř vodiče dutinu, ve kteé nebudou elektické náboje, bude i v dutině intenzita elektostatického pole E =. Vnější elektostatické pole je tedy vodičem v dutině odstíněno (např. Faadayova klec). Přeneseme-li na vodič elektický náboj, ozloží se tento náboj na vnějším povchu vodiče. Nekompenzovaný náboj uvnitř vodiče by podle Gaussovy věty vyvolal elektické pole o intenzitě E, kteé by způsobilo pohyb elektického náboje. Jsou-li náboje ve vodiči v ovnovážném stavu, je povch nabitého vodiče ekvipotenciální plochou, takže intenzita elektického pole na ozhaní vodiče a okolního postředí je všude kolmá k povchu vodiče a ovná se podle Gaussovy věty σ E =, (.37) ε kde σ je plošná hustota náboje na povchu vodiče..3. Kapacita vodiče Při nabíjení ůzných vodivých těles stejnými náboji zjistíme, že tělesa mají ůzné potenciály. Potenciál tělesa závisí nejen na velikosti dodaného elektic- - 9 (13) -
30 GB Fyzika II Modul M1 kého náboje, ale také na tvau a velikosti tělesa, jeho vzdálenosti od země a jiných těles a na vlastnosti postředí kolem tělesa. Potenciál každého vodiče je úměný náboji přenesenému na vodič. Pomě náboje Q a potenciálu V se nazývá kapacita C vodiče Q C =. (.38) V Jednotkou kapacity je faad (F). Platí F = C.V -1. Odvodíme kapacitu vodivé kulové plochy o poloměu R. Elektostatické pole vodivé kulové plochy s nábojem Q je vně kulové plochy stejné jako pole bodového náboje Q soustředěného v bodě, ve kteém byl umístěn střed plochy. Můžeme poto učit potenciál na povchu kulového vodiče podle ovnice (.31) Q V =. (.39) 4πε R Kapacita vodivé kulové plochy je podle (.38) Q = = 4πε R. (.4) V C Úkol.6 Vypočtěte kapacitu Země. Na jaký potenciál by se Země nabila nábojem 1 C? Polomě Země je 6378 km. [ 79 μf; 141 V ].3.3 Kapacita kondenzátou Přenášíme-li elektický náboj z jednoho vodivého tělesa na duhé, nabíjí se tělesa na potenciály V 1 a V, přičemž náboj jednoho tělesa je Q a duhého -Q. Kapacita této soustavy je definována vztahem Q C = = V V 1 Q U, (.41) kde U je elektické napětí mezi oběma tělesy. Soustavu dvou navzájem izolovaných vodičů, uspořádaných tak, že elektické pole v postou mezi nimi je odstíněno od vnějších elektických polí, nazýváme kondenzáto. Nejjednodušším kondenzátoem je kondenzáto deskový, tvořený dvěma ovnoběžnými vodivými deskami, jejichž ozměy jsou podstatně větší než vzdálenost mezi nimi (ob..19). - 3 (13) -
31 Elektostatické pole Ob..19: Deskový kondenzáto Intenzita elektostatického pole mezi deskami je dána (při dostatečně velkých ozměech desek) ovnicí (.) σ Q E = =, (.4) ε Sε kde Q je velikost náboje na kladné desce, S je plocha desky, σ je plošná hustota náboje. Potože uvažujeme mezi deskami homogenní elektostatické pole, je napětí U mezi deskami Q U = Ed = d, (.43) Sε kde d je vzdálenost desek. Kapacita deskového kondenzátou (vzduchového) je přímo úměná ploše desek a nepřímo úměná vzdálenosti desek Q ε S C = =. (.44) U d.3.4 Řazení kondenzátoů Kondenzátoy můžeme řadit paalelně nebo do séie. Při paalelním řazení kondenzátoů je výsledná kapacita (ob..) Q Q1 + Q Q1 Q C = = = + = C1 + C. (.45) U U U U Výsledná kapacita je dána součtem dílčích kapacit. Při séiovém řazení kondenzátoů (ob..1) je náboj na deskách stejné velikosti, ale celkové napětí je dáno součtem jednotlivých napětí kondenzátoů, U = U 1 + U. Potom po výslednou kapacitu C platí 1 C U U1 + U U1 U 1 1 = = = + = +. (.46) Q Q Q Q C C 1 Při séiovém spojení je převácená hodnota výsledné kapacity dána součtem převácených hodnot dílčích kapacit (13) -
32 GB Fyzika II Modul M1 Ob..: Paalelní řazení kondenzátoů Ob..1: Séiové řazení kondenzátoů Úkol.7 Učete závislost kapacity deskového kapacitního snímače D 1 a D na výšce x hladiny nevodivé kapaliny s elativní pemitivitou ε podle ob... Mezi deskami kondenzátou je vzdálenost d. A ε ε S ε d [ C =, kde A =, B = ] B + x 1 ε 1 ε Ob..: K úkolu.7-3 (13) -
33 Elektostatické pole Úkol.8 Kondenzáto se vzduchovým dielektikem má kapacitu C = 1 pf a vzdálenost desek d = 8 mm. Mezi desky vložíme ovnoběžně s nimi plech tloušťky mm. Jaká bude kapacita soustavy? [8 pf].3.5 Paktické povedení kondenzátoů Kondenzátoy jsou tvořeny dvěma vodivými elektodami, kteé jsou navzájem odděleny dielektikem. Podle tvau elektod se ozlišuje ovinný kondenzáto, válcový kondenzáto, kulový kondenzáto aj. Podle použitého dielektika je dělíme na kondenzátoy vzduchové, s papíovým dielektikem, s plastickou fólií, slídové, keamické, skleněné a elektolytické. Podle konstukce je ozdělujeme na kondenzátoy pevné (s nepoměnnou kapacitou) a kondenzátoy s poměnnou kapacitou (ladící a dolaďovací). Příklad.5 V obvodu tvořeném kondenzátoy C 1 = 3 μf, C = 4 μf a C 3 = μf (ob..3) je bod B uzemněn a bod A je udžován na potenciálu V A = 1 V. Učete náboj každého kondenzátou a potenciál v bodě D. Ob..3: K příkladu.5 Řešení: Výsledná kapacita C v této kombinace kondenzátoů je dána kapacitou séiové kombinace C 1 a C + C 3, čili 1 C v 1 = C 1 + C C v = μ F. 1 + C 3 1 = F (4 + ).1 F = Napětí mezi body A a B na ekvivalentním kondenzátou je U = 1 V a náboj Q = C v U =.1-6 F.1 V =,4 mc. 6, F - 33 (13) -
34 GB Fyzika II Modul M1 Dále platí 3 3 Q,4.1 C Q,4.1 C U 1 = = = 8 V, U 4 V 6 = = =. 6 C 3.1 F C + C 6.1 F 1 6 Náboj Q na kondenzátou C je Q = C U = 4.1 F. 4 V = 1,6 mc, 6 Náboj Q 3 na kondenzátou C 3 je Q = C U =.1 F. 4 V =,8 mc. Platí Q = Q 1 +Q = 1,6 mc +,8 mc =,4 mc. Potenciál V D v bodě D je oven V D = U = 4 V Dielektikum v elektostatickém poli.4.1 Elektické vlastnosti dielektik Elektické jevy v dielektikách se od jevů ve vakuu liší tím, že při nich působí vliv postředí. Dielektika jsou látky, v nichž je zanedbatelná koncentace volných nosičů náboje (elektonů a iontů). Jejich vodivost je za nomálních podmínek o 15 až 4 řádů menší než vodivost kovů. Pouze při vysokých (půazných) elektických napětích nastává půaz dielektika a v důsledku toho vedení poudu. Do této skupiny látek patří plyny při nižších teplotách, sklo, slída, teflon, papí, ůzné plastické látky, někteé duhy keamiky, olej, destilovaná voda a další látky. Atomy a molekuly, kteé tvoří dielektikum, jsou soustavy kladně a záponě nabitých částic (kladná jáda a elektonový obal). Tyto částice jsou vázány vzájemnými silami v atomech a molekulách a nemohou se volně přemisťovat do větších vzdáleností. Nejsou-li atomy a molekuly ionizovány, obsahují stejný počet kladných a záponých částic. Můžeme je považovat za elektické dipóly, chaakteizované elektickým dipólovým momentem p = Ql podle ovnice (.11). Nepolání dielektika se vyznačují tím, že atomy a molekuly mají tento elektický dipólový moment nulový (pokud nejsou ve vnějším elektickém poli). Tento případ nastává tehdy, když těžiště kladného náboje a záponého náboje v atomu nebo molekule se ztotožňují. Do duhé skupiny patří polání dielektika, jejichž molekuly mají nenulový elektický dipólový moment i bez přítomnosti vnějšího elektického pole. Tento jev je vyvolán tvaem molekuly, jako příklad může sloužit molekula vody (ob..4). Bez přítomnosti vnějšího elektického pole jsou jednotlivé dipóly poláních dielektik vlivem tepelného pohybu oientovány chaoticky a výsledný dipólový moment látky je nulový (13) -
35 Elektostatické pole.4. Polaizace dielektika Ob..4: Molekula vody Atomy a molekuly, kteé tvoří dielektikum, jsou soustavy nabitých částic, kteé eagují na přítomnost elektického pole, do kteého bylo dielektikum vloženo. Nejdůležitější z těchto jevů je polaizace dielektika Atomová (elektonová) polaizace Vzniká vzájemným posunutím kladně nabitého jáda a záponě nabitého elektonového obalu atomu ve vnějším elektickém poli (ob..5). Ob..5: Atomová polaizace Těžiště kladného a záponého náboje se navzájem posunou a atom má nenulový elektický dipólový moment..4.. Iontová polaizace Vzniká v látkách, jejichž molekuly jsou složeny ze dvou nebo více iontů (polání dielektika). V elektickém poli se posunou navzájem kladné a záponé ionty a celkový elektický dipólový moment látky je potom nenulový Oientační polaizace Vzniká v poláních dielektikách, jestliže jsou molekuly volné a mohou se působením vnějšího elektického pole otáčet (v kapalinách a plynech). Oientační polaizace je tedy založena na otáčení elektických dipólů, tvořených kladnými a záponými ionty molekuly, do směu vektou intenzity elektického pole (ob..6) (13) -
36 GB Fyzika II Modul M1 Ob..6: Oientační polaizace.4.3 Rovinná dielektická deska v homogenním elektickém poli Výpočet elektostatického pole v dielektickém tělese libovolného tvau ve vnějším elektickém poli je velmi složitá úloha. Tuto poblematiku budeme řešit v případě ovinné homogenní izotopní dielektické desky vložené mezi desky nabitého ovinného kondenzátou (ob..7). Po vložení dielektika do elektického pole mezi desky kondenzátou o původní intenzitě elektostatického pole E dochází k polaizaci dielektika. V dielektiku vznikají elektické dipóly a na plochách dielektika se objeví vázané náboje, na levé stěně -Q p a na pavé stěně +Q p. Tyto náboje na stěnách nejsou kompenzovány, zatímco uvnitř dielektika je součet vázaných nábojů nulový. Vázané náboje na stěnách vytváří v dielektiku elektické pole s intenzitou E p, kteá má opačnou oientaci než vekto E. Ob..7: Dielektikum v elektickém poli Výsledná intenzita E elektického pole v dielektiku je E = E + E p, (.47) E = E E p. (.48) - 36 (13) -
37 Elektostatické pole Polaizaci dielektika učuje výsledná intenzita elektického pole E. Po intenzitu elektického pole E p, kteá vzniká v důsledku polaizace platí (po nepříliš silná elektická pole) Ep = κe, (.49) kde κ je součinitel závislý na typu dielektika (elektická susceptibilita). Potom dosazením (.49) do (.48) dostáváme E = E κe, (.5) E E = E =, (.51) 1+ κ ε kde ε = 1+ κ se nazývá elativní pemitivita dielektika. Např. po vodu je ε = 81, po slídu je ε = 7 až 11, po papí ε = 3. Výsledná intenzita elektostatického pole je v dielektiku ε kát menší než původní intenzita E. Coulombův zákon po bodové náboje umístěné v homogenním izotopním dielektiku má potom tva 1 Q1Q F = 4πε ε, (.5) kde ε ε = ε je pemitivita postředí. Z uvedeného vyplývá, že ve všech vzocích, odvozených z Coulombova zákona po vakuum, se nahadí pemitivita vakua ε pemitivitou dielektika ε = ε ε. Pomocí pemitivity a intenzity elektického pole definujeme v tomto případě vekto elektické indukce D = εe. Tak např. Gaussova věta (.17) po tok Ψ vektou D bude mít tva Ψ = ε N = Q (.53) a kapacita deskového kondenzátou bude (.44). C = εs. (.54) d Úkol.9 Deskový kondenzáto se vzduchovým dielektikem o ploše každé desky S= cm a vzdálenosti desek d = 5 mm byl nabit na napětí U = 1 kv. Potom byla mezi desky vsunuta deska dielektika o tloušťce 5 mm a elativní pemitivitě ε = 5. Vypočtěte: a) Intenzitu elektického pole v dielektiku. b) Elektickou indukci v dielektiku. c) Napětí na kondenzátou. d) Kapacitu kondenzátou. [4.1 5 V.m -1 ; 1, C.m - ; V; 177 pf] - 37 (13) -
38 GB Fyzika II Modul M1 Úkol.1 Elektody kondenzátou jsou od sebe odděleny pocelánovou deskou o elativní pemitivitě ε = 6 a tloušťce 5 mm a vzuchovou vstvou tloušťky 5 mm. Učete intenzitu elektického pole ve vzduchu a v pocelánu, jestliže byl kondenzáto nabit na napětí U = 1 kv. Jaké je napětí na každé vstvě dielektika? [1,71 MV.m -1 ; 86 kv.m -1 ; 8,57 kv; 1,43 kv] Příklad.6 Posto mezi ovnoběžnými deskami kondenzátou o ploše každé desky S = 1 cm je vyplněn dielektikem o elativní pemitivitě ε = 1,7. Desky kondenzátou mají náboj Q =,3 μc a Q = -,3 μc. Učete: a) Intenzitu elektického pole v dielektiku. b) Plošnou hustotu indukovaného náboje na plochách dielektika. c) Složku intenzity elektického pole pocházející od volného náboje. d) Složku intenzity elektického pole pocházející od indukovaného náboje. Řešení: a) Intenzitu elektického pole v dielektiku E učíme na základě vztahů (.51). Platí E = E ε Potom E =, kde Q E =. Sε Q = ε ε S 8,85.1-6,3.1 C 6 1 = 1,99.1 V.m 1-1 F.m. 1,7.1 b) Plošnou hustotu indukovaného náboje σ p učíme ze vztahu (.49) a (.). Platí σ p E p =, ε σ = E ε = κε E = ( ε 1) ε E =,7.8,85.1 p p = 1,3.1 6 C.m m 1 F.m 1..1, V.m c) Složku intenzity elektického pole E pocházející od volného náboje učíme ze vztahu (.51). Odtud vyplývá = E = 1,7.1,99.1 V.m = 3,38.1 V. m E ε. d) Složka intenzity elektického pole E p pocházející od indukovaného náboje σ p je 1 = - 38 (13) -
39 Elektostatické pole 1,3.1 C.m -6 p 6 1 E p = = V. m , ,85.1 F.m = ε σ Po výslednou intenzitu elektického pole v dielektiku platí E = E E p = 3,38.1 V. m 1,39.1 V. m = 1,99.1 V. m. Kontolní otázky. 1. Vysvětlete podstatu elektické indukce.. Zdůvodněte skutečnost, že se náboj vodiče nachází pouze na jeho povchu a uvnitř vodiče není elektické pole. 3. Vysvětlete definici elektické kapacity po osamělý vodič a po kondenzáto. 4. Ukažte, jak závisí kapacita kondenzátou na ozměech elektod a na dielektiku mezi elektodami. 5. Jak učíme výslednou kapacitu při paalelním spojení více kondenzátoů? 6. Vysvětlete podstatu jevu polaizace dielektika a způsoby, jimiž vzniká. 7. Objasněte odlišnost jevů elektické indukce a dielektické polaizace. 8. Co vyjadřuje vekto elektické indukce a jak souvisí s intenzitou elektického pole?.5 Autotest 1. Vyjádřete Coulombův zákon ovnicí a slovy.. Odvoďte intenzitu elektického pole od bodového náboje Q v libovolné vzdálenosti. 3. Vysvětlete, jaké základní znaky konzevativního silového pole má elektostatické pole. 4. Definujte elektické napětí mezi dvěma body elektostatického pole. 5. Zdůvodněte, poč je potenciál elektostatického pole dipólu na ose souměnosti dipólu nulový. 6. Jakým způsobem můžete dosáhnout odstínění daného postou od vnějšího elektického pole? 7. Jak učíme kapacitu soustavy séiově spojených kondenzátoů? 8. Definujte tok vektou elektické intenzity danou uzavřenou plochou a vysvětlete, jak závisí na nábojích tvořících zdoj elektického pole? - 39 (13) -
40 GB Fyzika II Modul M1.6 Klíč k autotestu.5 1 Q1Q 1. F =, síla mezi dvěma bodovými elektickými náboji je úměná 4πε součinu velikosti nábojů a nepřímo úměná kvadátu vzdálenosti. 1 Q. E =. 4πε 3. Páce vykonaná elektostatickou silou mezi dvěma body elektostatického pole je nezávislá na tvau tajektoie, závisí pouze na poloze počátečního a koncového bodu tajektoie. 4. U 1 = V 1 V, kde V 1, V jsou potenciály obou bodů. 5. Výsledný potenciál je dán součtem potenciálů dvou stejně velkých opačných nábojů ve stejné vzdálenosti od nábojů. 6. Kolem cháněného postou umístíme vodivé postředí. 7. Převácená hodnota výsledné kapacity je ovna součtu převácených hodnot jednotlivých kapacit. 8. Tok vektou elektické intenzity danou plochou je dán plošným integálem nomálové složky intenzity elektického pole. Po uzavřenou plochu je dán podílem celkového náboje uvnitř plochy děleném pemitivitou postředí..7 Koespondenční úkoly 1. Aplikujte Gaussovu větu na výpočet intenzity elektostatického pole nabité vodivé kulové plochy.. Odvoďte vztah po páci elektostatického pole při přemístění částice s nábojem Q ze vzdálenosti od bodového náboje Q' do nekonečna. 3. Odvoďte vztah po potenciál pole bodového náboje. 4. Odvoďte výaz po kapacitu kulového vodiče. 5. Odvoďte výaz po kapacitu deskového kondenzátou. 6. Navhněte způsob využití deskového kondenzátou jako kapacitního snímače mechanického posuvu. 7. V čem se liší Coulombův zákon po dva bodové náboje nacházející se v homogenním dielektiku od případu, že se tyto náboje nacházejí ve vakuu? 8. V pavoúhlém souřadnicovém systému se nachází dva bodové náboje. Náboj Q 1 = 1-8 C je umístěn v bodě A 1 [,1;;] m, náboj Q = -1-8 C v bodě A [-,1;;] m. Najděte velikost a smě intenzity elektického pole těchto nábojů v bodě A 3 [;,1;] m. 9. Elekton vlétne počáteční ychlostí v = m.s -1 kolmo na smě siloča do homogenního elektického pole s intenzitou elektického pole E = V.m -1. Oblast, ve kteé se vyskytuje elektické pole, má šířku ve směu pohybu elektonu,1 m. Učete: - 4 (13) -
41 Elektostatické pole a) Zychlení elektonu v elektickém poli. b) Dobu pohybu elektonu v elektickém poli. c) Posuv elektonu ve směu siloča při výstupu z elektického pole. d) Rychlost elektonu při výstupu z elektického pole. 1. Učete závislost kapacity deskového kapacitního snímače D 1 a D na výšce x hladiny nevodivé kapaliny s elativní pemitivitou ε podle ob..8. Mezi deskami kondenzátou je vzdálenost d. Ob..8: Ke koespondenční úloze Deskový kondenzáto se vzduchovým dielektikem o ploše každé desky S = cm a vzdálenosti desek d = 5 mm byl nabit na napětí U = 1 kv. Potom byla mezi desky vsunuta deska dielektika o tloušťce 5 mm a elativní pemitivitě ε = 5. Vypočtěte: a) Intenzitu elektického pole v dielektiku. b) Elektickou indukci v dielektiku. c) Napětí na kondenzátou. d) Kapacitu kondenzátou..8 Závě Elektomagnetická inteakce je základem všech elektických a magnetických jevů. Elektomagnetickou inteakcí se vyznačují všechny známé elementání částice a antičástice s vyjímkou neutina. Někteé částice mají elektický náboj a magnetický moment, jiné jen elektický náboj nebo jen magnetický moment. Elektický náboj chápeme jako fyzikální veličinu, kteá je míou schopnosti elementáních částic působit na sebe vzájemně elektickými a magnetickými silami. V okolí elekticky nabitých částic existuje elektomagnetické pole (13) -
I. Statické elektrické pole ve vakuu
I. Statické elektické pole ve vakuu Osnova:. Náboj a jeho vlastnosti 2. Coulombův zákon 3. Intenzita elektostatického pole 4. Gaussova věta elektostatiky 5. Potenciál elektického pole 6. Pole vodiče ve
VíceElektrický náboj [q] - základní vlastnost částic z hlediska EM pole - kladný (nositel proton), záporný (nositel elektron) 19
34 Elektomagnetické pole statické, stacionání, nestacionání zásady řešení v jednoduchých geometických stuktuách, klasifikace postředí (lineaita, homogenita, dispeze, anizotopie). Vypacoval: Onda, otja@seznam.cz
VíceZákladní vlastnosti elektrostatického pole, probrané v minulých hodinách, popisují dvě diferenciální rovnice : konzervativnost el.
Aplikace Gaussova zákona ) Po sestavení základní ovnice elektostatiky Základní vlastnosti elektostatického pole, pobané v minulých hodinách, popisují dvě difeenciální ovnice : () ot E konzevativnost el.
VíceGravitační a elektrické pole
Gavitační a elektické pole Newtonův gavitační zákon Aistotelés (384-3 př. n. l.) předpokládal, že na tělesa působí síla směřující svisle dolů. Poto jsou těžké předměty (skály tvořící placatou Zemi) dole
VíceELT1 - Přednáška č. 4
ELT1 - Přednáška č. 4 Statická elektřina a vodivost 2/2 Rozložení elektostatických nábojů Potenciál el. pole, el. napětí, páce Coulombův zákon Bodový náboj - opakování Coulombův zákon - síla, kteou působí
Více2.1.2 Jaký náboj projde proudovodičem, klesá-li v něm proud z 18 A na nulu tak, že za každou sekundu klesne hodnota proudu na polovinu?
. LKTCKÝ POD.. lektický odpo, páce a výkon el. poudu.. Jaké množství el. náboje Q pojde vodičem za t = 0 s, jestliže a) poud = 5 A je stálý, b) poud ovnoměně oste od nuly do A?.. Jaký náboj pojde poudovodičem,
Více14. Základy elektrostatiky
4. Základy elektostatiky lektostatické pole existuje kolem všech elekticky nabitých tles. Tato tlesa na sebe vzájemn jeho postednictvím psobí. lektický náboj dva významy: a) vyjaduje stav elekticky nabitých
VíceIV. Magnetické pole ve vakuu a v magnetiku. 1. Magnetické pole el. proudu 2. Vlastnosti mg. pole 3. Magnetikum
IV. Magnetické pole ve vakuu a v magnetiku Osnova: 1. Magnetické pole el. poudu 2. Vlastnosti mg. pole 3. Magnetikum 1. Magnetické pole el. poudu histoický úvod podivné expeimenty ukazující neznámé silové
VíceELEKTRICKÝ NÁBOJ COULOMBŮV ZÁKON INTENZITA ELEKTRICKÉHO POLE
ELEKTRICKÝ NÁBOJ COULOMBŮV ZÁKON INTENZITA ELEKTRICKÉHO POLE 1 ELEKTRICKÝ NÁBOJ Elektický náboj základní vlastnost někteých elementáních částic (pvní elektické jevy pozoovány již ve staověku janta (řecky
Víceε ε [ 8, N, 3, N ]
1. Vzdálenost mezi elektonem a potonem v atomu vodíku je přibližně 0,53.10-10 m. Jaká je velikost sil mezi uvedenými částicemi a) elektostatické b) gavitační Je-li gavitační konstanta G = 6,7.10-11 N.m
VícePříklady elektrostatických jevů - náboj
lektostatika Hlavní body Příklady elektostatických jevů. lektický náboj, elementání a jednotkový náboj Silové působení náboje - Coulombův zákon lektické pole a elektická intenzita, Páce v elektostatickém
VíceMAGNETICKÉ POLE CÍVEK V HELMHOLTZOVĚ USPOŘÁDÁNÍ
Úloha č. 6 a MAGNETICKÉ POLE CÍVEK V HELMHOLTZOVĚ USPOŘÁDÁNÍ ÚKOL MĚŘENÍ:. Změřte magnetickou indukci podél osy ovinných cívek po případy, kdy vdálenost mei nimi je ovna poloměu cívky R a dále R a R/..
VíceELEKTROSTATIKA. Obsah. Studijní text pro řešitele FO a ostatní zájemce o fyziku. Bohumil Vybíral. Úvod 3
ELEKTROTATIKA tudijní text po řešitele FO a ostatní zájemce o fyziku Bohumil Vybíal Obsah Úvod 3 Elektostatické pole ve vakuu 5 Elektický náboj 5 Coulombův zákon 7 3 Intenzita elektického pole 7 Příklad
VíceElektrický náboj, Elektrické pole Elektrický potenciál a elektrické napětí Kapacita vodiče
Elektrické pole Elektrický náboj, Elektrické pole Elektrický potenciál a elektrické napětí Kapacita vodiče Elektrický náboj Elektrování těles: a) třením b) přímým dotykem jevy = elektrické příčinou - elektrický
VíceII. Statické elektrické pole v dielektriku. 2. Dielektrikum 3. Polarizace dielektrika 4. Jevy v dielektriku
II. Statické elektické pole v dielektiku Osnova: 1. Dipól 2. Dielektikum 3. Polaizace dielektika 4. Jevy v dielektiku 1. Dipól Konečný dipól 2 bodové náboje stejné velikosti a opačného znaménka ve vzdálenosti
VíceIng. Stanislav Jakoubek
Ing. Stanislav Jakoubek Číslo DUMu III/2-3-3-01 III/2-3-3-02 III/2-3-3-03 III/2-3-3-04 III/2-3-3-05 III/2-3-3-06 III/2-3-3-07 III/2-3-3-08 Název DUMu Elektrický náboj a jeho vlastnosti Silové působení
VíceELEKTROSTATICKÉ POLE V LÁTKÁCH
LKTROSTATIKÉ POL V LÁTKÁH A) LKTROSTATIKÉ POL V VODIČÍH VODIČ látka obsahující volné elektrické náboje náboje se po vložení látky do pole budou pohybovat až do vytvoření ustáleného stavu, kdy je uvnitř
VíceMAGNETICKÉ POLE ELEKTRICKÉHO PROUDU. r je vyjádřen vztahem
MAGNETICKÉ POLE ELEKTRICKÉHO PROUDU udeme se zabývat výpočtem magnetického pole vytvořeného danou konfiguací elektických poudů (podobně jako učení elektického pole vytvořeného daným ozložením elektických
VíceElektrické a magnetické pole zdroje polí
Elektické a magnetické pole zdoje polí Co je podstatou elektomagnetických jevů Co jsou elektické náboje a jaké mají vlastnosti Co je elementání náboj a bodový elektický náboj Jak veliká je elektická síla
Více3.7. Magnetické pole elektrického proudu
3.7. Magnetické pole elektického poudu 1. Znát Biotův-Savatův zákon a umět jej použít k výpočtu magnetické indukce v jednoduchých případech (okolí přímého vodiče, ve středu oblouku apod.).. Pochopit význam
Více6. Střídavý proud. 6. 1. Sinusových průběh
6. Střídavý proud - je takový proud, který mění v čase svoji velikost a smysl. Nejsnáze řešitelný střídavý proud matematicky i graficky je sinusový střídavý proud, který vyplývá z konstrukce sinusovky.
VíceMěření koaxiálních kabelů a antén
Jihočeská Univezita v Českých Budějovicích Pedagogická fakulta Kateda fyziky Měření koaxiálních kabelů a antén BAKALÁŘSKÁ PRÁCE České Budějovice 2010 Vedoucí páce: Ing. Michal Šeý Auto: Zdeněk Zeman Anotace
VíceGeometrie. RNDr. Yvetta Bartáková. Gymnázium, SOŠ a VOŠ Ledeč nad Sázavou
Geometie RND. Yvetta Batáková Gymnázium, OŠ a VOŠ Ledeč nad ázavou Objemy a povchy těles otační válec a kužel VY_3_INOVACE_05_3_17_M Gymnázium, OŠ a VOŠ Ledeč nad ázavou 1 Objemy a povchy těles A) Rotační
VíceKapacita. Gaussův zákon elektrostatiky
Kapacita Dosud jsme se zabývali vztahy mezi náboji ve vakuu. Prostředí mezi náboji jsme charakterizovali permitivitou ε a uvedli jsme, že ve vakuu je ε = 8,854.1-1 C.V -1.m -1. V této kapitole se budeme
Více3.1. Magnetické pole ve vakuu a v látkovém prostředí Elektromagnetická indukce Energie a silové účinky magnetického pole...
Obsah Předmluva... 4. Elektostatika.. Elektostatické pole ve vakuu... 5.. Elektostatické pole v dielektiku... 9.3. Kapacita. Kondenzáto....4. Enegie elektostatického pole... 6. Elektický poud.. Elektický
VíceGeometrická optika. Aberace (vady) optických soustav
Geometická optika Abeace (vady) optických soustav abeace (vady) optických soustav jsou odchylky zobazení eálné optické soustavy od zobazení ideální optické soustavy v důsledku abeací není obazem bodu bod,
VíceCVIČENÍ č. 3 STATIKA TEKUTIN
Rovnováha, Síly na rovinné stěny CVIČENÍ č. 3 STATIKA TEKUTIN Příklad č. 1: Nákladní automobil s cisternou ve tvaru kvádru o rozměrech H x L x B se pohybuje přímočarým pohybem po nakloněné rovině se zrychlením
VíceElektromagnetické vlny, antény a vedení
FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A KOMUNIKAČNÍCH TECHNOLOGIÍ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ Eletomagneticé vlny, antény a vedení Přednášy Gaant předmětu: Doc. Ing. Zdeně Nováče, CSc. Auto textu: Doc. Ing. Zdeně
VíceMaturitní okruhy Fyzika 2015-2016
Maturitní okruhy Fyzika 2015-2016 Mgr. Ladislav Zemánek 1. Fyzikální veličiny a jejich jednotky. Měření fyzikálních veličin. Zpracování výsledků měření. - fyzikální veličiny a jejich jednotky - mezinárodní
VíceElektřina a magnetismus UF/01100. Základy elektřiny a magnetismu UF/PA112
Elektřina a magnetismus UF/01100 Rozsah: 4/2 Forma výuky: přednáška Zakončení: zkouška Kreditů: 9 Dop. ročník: 1 Dop. semestr: letní Základy elektřiny a magnetismu UF/PA112 Rozsah: 3/2 Forma výuky: přednáška
Více1. Dvě stejné malé kuličky o hmotnosti m, jež jsou souhlasně nabité nábojem Q, jsou 3
lektostatické pole Dvě stejné malé kuličk o hmotnosti m jež jsou souhlasně nabité nábojem jsou pověšen na tenkých nitích stejné délk v kapalině s hustotou 8 g/cm Vpočtěte jakou hustotu ρ musí mít mateiál
VíceŘešení úloh 1. kola 52. ročníku fyzikální olympiády. Kategorie B Autořiúloh:M.Jarešová(5),P.Šedivý(1,4),J.Thomas(2,3,7), K.RauneraP.Šedivý(6).
Řešení úloh 1. kola 52. očníku fyzikální olympiády. Kategoie B Autořiúloh:M.Jaešová(5),P.Šedivý(1,4),J.Thomas(2,3,7), K.auneaP.Šedivý(6). 1.a) Potože se tyč otáčí velmi pomalu, můžeme každou její polohu
VíceVlnovody. Obr. 7.1 Běžné příčné průřezy kovových vlnovodů: obdélníkový, kruhový, vlnovod, vlnovod H.
7 Vlnovody Běžná vedení (koaxiální kabel, dvojlinka) jsou jen omezeně použitelná v mikovlnné části kmitočtového spekta. S ůstem kmitočtu přenášeného signálu totiž významně ostou ztáty v dielektiku těchto
VíceUNIVERZITA PARDUBICE FAKULTA CHEMICKO-TECHNOLOGICKÁ. Ústav aplikované fyziky a matematiky ZÁKLADY FYZIKY II
UNIVERZITA PARDUBICE FAKULTA CHEMICKO-TECHNOLOGICKÁ Ústav aplikované fyziky a matematiky ZÁKLADY FYZIKY II Sbírka příkladů pro ekonomické obory kombinovaného studia Dopravní fakulty Jana Pernera (PZF2K)
VíceElektromagnetické jevy, elektrické jevy 4. Elektrický náboj, elektrické pole
Elektomagnetické jevy, elektické jevy 4. Elektický náboj, elektické pole 4. Základní poznatky (duhy el. náboje, vodiče, izolanty) Někteé látky se třením dostávají do zvláštního stavu přitahují lehká tělíska.
VíceOtázka 17. 17.1 Základy vyzařování elektromagnetických vln
Otázka 17 Základy vyzařování elektomagnetických vln, přehled základních duhů antén a jejich základní paamety (vstupní impedance, směový diagam, zisk) liniové, plošné, eflektoové stuktuy, anténní řady.
VíceHlavní body. Keplerovy zákony Newtonův gravitační zákon. Konzervativní pole. Gravitační pole v blízkosti Země Planetární pohyby
Úvod do gavitace Hlavní body Kepleovy zákony Newtonův gavitační zákon Gavitační pole v blízkosti Země Planetání pohyby Konzevativní pole Potenciál a potenciální enegie Vztah intenzity a potenciálu Úvod
VíceElektřina a magnetismus Elektrostatické pole
Elektostatické pole Elektostatické pole je posto (v okolí elekticky nabitých částic/těles), ve kteém na sebe náboje působí elektickými silami. Zdojem elektostatického pole jsou elektické náboje (vázané
Vícedo strukturní rentgenografie e I
Úvod do stuktuní entgenogafie e I Difakce tg záření na kystalu Metody chaakteizace nanomateiálů I RND. Věa Vodičková, PhD. Studium kystalové stavby Difakce elektonů, neutonů, tg fotonů Kystal ideální mřížka
Více4. Magnetické pole. 4.1. Fyzikální podstata magnetismu. je silové pole, které vzniká v důsledku pohybu elektrických nábojů
4. Magnetické pole je silové pole, které vzniká v důsledku pohybu elektrických nábojů 4.1. Fyzikální podstata magnetismu Magnetické pole vytváří permanentní (stálý) magnet, nebo elektromagnet. Stálý magnet,
VíceVibrace vícečásticových soustav v harmonické aproximaci. ( r)
Paktikum z počítačového modelování ve fyzice a chemii Úloha č. 5 Vibace vícečásticových soustav v hamonické apoximaci Úkol Po zadané potenciály nalezněte vibační fekvence soustavy několika částic diagonalizací
VíceSkalární a vektorový popis silového pole
Skalární a vektorový popis silového pole Elektrické pole Elektrický náboj Q [Q] = C Vlastnost materiálových objektů Interakce (vzájemné silové působení) Interakci (vzájemné silové působení) mezi dvěma
VíceOPTIKA - NAUKA O SVĚTLE
OPTIKA OPTIKA - NAUKA O SVĚTLE - jeden z nejstarších oborů yziky - studium světla, zákonitostí jeho šíření a analýza dějů při vzájemném působení světla a látky SVĚTLO elektromagnetické vlnění λ = 380 790
Více3.2. Elektrický proud v kovových vodičích
3.. Elektrický proud v kovových vodičích Kapitola 3.. byla bez výhrad věnována popisu elektrických nábojů v klidu, nyní se budeme zabývat pohybujícími se nabitými částicemi. 3... Základní pojmy Elektrický
VíceNewtonův gravitační zákon Gravitační a tíhové zrychlení při povrchu Země Pohyby těles Gravitační pole Slunce
Gavitační pole Newtonův gavitační zákon Gavitační a tíhové zychlení při povchu Země Pohyby těles Gavitační pole Slunce Úvod V okolí Země existuje gavitační pole. Země působí na každé těleso ve svém okolí
VíceObr.94. Tečná reakce T r musí být menší nebo rovna třecí síle F t
7.3 Odpory při valení Valení je definováno tak, že dotykové body valícího se tělesa a podložky jsou v relativním klidu. Je zaručeno příkladně tak, že těleso omotáme dvěma vlákny, která jsou upevněna na
Vícev 1 = at 1, (1) t 1 = v 1
Příklad Statující tyskové letadlo musí mít před vzlétnutím ychlost nejméně 360 km/h. S jakým nejmenším konstantním zychlením může statovat na ozjezdové dáze dlouhé,8 km? Po ychlost v ovnoměně zychleného
Více5. Elektromagnetické kmitání a vlnění
5. Elektomagnetické kmitání a vlnění 5.1 Oscilační obvod Altenáto vyábí střídavý poud o fekvenci 50 Hz. V paxi potřebujeme napětí ůzných fekvencí. Místo fekvence používáme pojem kmitočet. Různé fekvence
Více, F je síla působící mezi náboji, Q je velikost nábojů, r je jejich r vzdálenost, k je konstanta
Elektřina a magnetismus elektický náboj el. síla el. pole el. poud ohmův z. mag. pole mag. pole el. poudu elmag. indukce vznik střídavého poudu přenos střídavého poudu Elektřina světem hýbe Elektický náboj
VíceRutherfordův experiment s multikanálovým analyzátorem
Ruthefodův expeiment s multikanálovým analyzátoem Úkol Ověřte Ruthefodův vztah po ozptyl poměřením počtu alfa částic ozptýlených tenkou zlatou fólií do ůzných úhlů mezi cca 0 a 90. Zjistěte, jak ovlivňuje
Více5. Světlo jako elektromagnetické vlnění
Tivium z optiky 9 5 Světlo jako elektomagnetické vlnění Ve třetí kapitole jsme se dozvěděli že na světlo můžeme nahlížet jako na elektomagnetické vlnění Dříve než tak učiníme si ale musíme alespoň v základech
VíceFYZIKA na LF MU cvičná. 1. Který z následujících souborů jednotek neobsahuje jen základní nebo odvozené jednotky soustavy SI?
FYZIKA na LF MU cvičná 1. Který z následujících souborů jednotek neobsahuje jen základní nebo odvozené jednotky soustavy SI? A. kandela, sekunda, kilogram, joule B. metr, joule, kalorie, newton C. sekunda,
VíceELEKTŘINA A MAGNETIZMUS
ELEKTŘIN MGNETIZMUS III Elektický potenciál Obsah 3 ELEKTRICKÝ POTENCIÁL 31 POTENCIÁL POTENCIÁLNÍ ENERGIE 3 ELEKTRICKÝ POTENCIÁL V HOMOGENNÍM POLI 4 33 ELEKTRICKÝ POTENCIÁL ZPŮSOENÝ ODOVÝMI NÁOJI 5 331
Vícesf_2014.notebook March 31, 2015 http://cs.wikipedia.org/wiki/hudebn%c3%ad_n%c3%a1stroj
http://cs.wikipedia.org/wiki/hudebn%c3%ad_n%c3%a1stroj 1 2 3 4 5 6 7 8 Jakou maximální rychlostí může projíždět automobil zatáčku (o poloměru 50 m) tak, aby se navylila voda z nádoby (hrnec válec o poloměru
Více2. Pasivní snímače. 2.1 Odporové snímače
. Pasivní snímače Pasivní snímače při působení měřené veličiny mění svoji charakteristickou vlastnost, která potom ovlivní tok elektrické energie. Její změna je pak mírou hodnoty měřené veličiny. Pasivní
VíceKINETICKÁ TEORIE STAVBY LÁTEK
KINETICKÁ TEORIE STAVBY LÁTEK Látky kteréhokoliv skupenství se skládají z částic. Prostor, který těleso zaujímá, není částicemi beze zbytku vyplněn (diskrétní struktura látek). Rozměry částic jsou řádově
Více5.8 Jak se změní velikost elektrické síly mezi dvěma bodovými náboji v případě, že jejich vzdálenost a) zdvojnásobíme, b) ztrojnásobíme?
5.1 Elektrické pole V úlohách této kapitoly dosazujte e = 1,602 10 19 C, k = 9 10 9 N m 2 C 2, ε 0 = 8,85 10 12 C 2 N 1 m 2. 5.6 Kolik elementárních nábojů odpovídá náboji 1 µc? 5.7 Novodurová tyč získala
VíceRychlostní a objemové snímače průtoku tekutin
Rychlostní a objemové snímače průtoku tekutin Rychlostní snímače průtoku Rychlostní snímače průtoku vyhodnocují průtok nepřímo měřením střední rychlosti proudu tekutiny v STŘ. Ta závisí vzhledem k rychlostnímu
VíceROTAČNÍ KVADRIKY. Definice, základní vlastnosti, tečné roviny a řezy, průsečíky přímky s rotační kvadrikou
ROTAČNÍ KVADRIKY Definice, základní vlastnosti, tečné roviny a řezy, průsečíky přímky s rotační kvadrikou Rotační kvadriky jsou rotační plochy, které vzniknou rotací kuželosečky kolem některé její osy.
Vícestránka 101 Obr. 5-12c Obr. 5-12d Obr. 5-12e
BIPOLÁRNÍ TRANZISTOR: Polovodičová součástka se dvěma přechody PN a se třemi oblastmi s příměsovou vodivostí (NPN, popř. PNP, K kolekor, B báze, E emitor) u níž lze proudem procházejícím v propustném směru
VíceIdeální krystalová mřížka periodický potenciál v krystalu. pásová struktura polovodiče
Cvičení 3 Ideální krystalová mřížka periodický potenciál v krystalu Aplikace kvantové mechaniky pásová struktura polovodiče Nosiče náboje v polovodiči hustota stavů obsazovací funkce, Fermiho hladina koncentrace
VíceStavba atomu: Atomové jádro
Stavba atomu: tomové jádo Výzkum stuktuy hmoty: Histoie Jen zdánlivě existuje hořké či sladké, chladné či hoké, ve skutečnosti jsou pouze atomy a pázdno. Démokitos, 46 37 př. n.l. Heni Becqueel 85 98 objev
VíceFAKULTA STAVEBNÍ VUT V BRNĚ PŘIJÍMACÍ ŘÍZENÍ PRO AKADEMICKÝ ROK 2006 2007
TEST Z FYZIKY PRO PŘIJÍMACÍ ZKOUŠKY ČÍSLO FAST-F-2006-01 1. Převeďte 37 mm 3 na m 3. a) 37 10-9 m 3 b) 37 10-6 m 3 c) 37 10 9 m 3 d) 37 10 3 m 3 e) 37 10-3 m 3 2. Voda v řece proudí rychlostí 4 m/s. Kolmo
VíceEl2.C. Podle knihy A Blahovec Základy elektrotechniky v příkladech a úlohách zpracoval ing. Eduard Vladislav Kulhánek
Spš lko PŘÍKOPY El. viční z základů lkochniky. očník Podl knihy Blahovc Základy lkochniky v příkladch a úlohách zpacoval ing. Eduad ladislav Kulhánk yšší odboná a sřdní půmyslová škola lkochnická Faniška
Více1 ZÁKLADNÍ VLASTNOSTI TECHNICKÝCH MATERIÁLŮ Vlastnosti kovů a jejich slitin jsou dány především jejich chemickým složením a strukturou.
1 ZÁKLADNÍ VLASTNOSTI TECHNICKÝCH MATERIÁLŮ Vlastnosti kovů a jejich slitin jsou dány především jejich chemickým složením a strukturou. Z hlediska použitelnosti kovů v technické praxi je obvyklé dělení
VíceFabryův-Perotův rezonátor
Úvod do laseové tehniky KFE FJFI ČVUT Paha Pet Koanda, 00 Fabyův-Peotův ezonáto Fabyův-Peotův ezonáto je optiké zařízení tvořené dvěma plan-paalelními (ovnoběžnými) ovinnými částečně odaznými plohami (ideálně
VíceFAKULTA STAVEBNÍ MATEMATIKA II MODUL 2 STUDIJNÍ OPORY PRO STUDIJNÍ PROGRAMY S KOMBINOVANOU FORMOU STUDIA
VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ FAKULTA STAVEBNÍ MATEMATIKA II MODUL KŘIVKOVÉ INTEGRÁLY STUDIJNÍ OPORY PRO STUDIJNÍ PROGRAMY S KOMBINOVANOU FORMOU STUDIA Typeset by L A TEX ε c Josef Daněček, Oldřich Dlouhý,
VíceMOLEKULOVÁ FYZIKA KAPALIN
MOLEKULOVÁ FYZIKA KAPALIN Struktura kapalin Povrchová vrstva kapaliny Povrchová energie, povrchová síla, povrchové napětí Kapilární tlak Kapilarita Prof. RNDr. Emanuel Svoboda, CSc. STRUKTURA KAPALIN Tvoří
VíceZáklady elektrotechniky
Základy elektrotechniky Základní veličiny a jejich jednotky Elektrický náboj Q Coulomb [C] Elektrický proud Amber [A] (the basic unit of S) Hustota proudu J [Am -2 ] Elektrické napětí Volt [V] Elektrický
VíceZÁKLADNÍ POJMY SVĚTELNÉ TECHNIKY
ZÁKLADNÍ POJMY SVĚTELNÉ TECHNKY 1. Rovinný úhel α (rad) arcα a/r a'/l (pro malé, zorné, úhly) α a α a' a arcα / π α/36 (malým se rozumí r/a >3 až 5) r l. Prostorový úhel Ω S/r (sr) steradián, Ω 4π 1 spat
VíceStudium kladného sloupce doutnavého výboje pomocí elektrostatických sond: jednoduchá sonda
1 Úvod Studium kladného sloupce doutnavého výboje pomocí elektrostatických sond: jednoduchá sonda V této úloze se zaměříme na měření parametrů kladného sloupce doutnavého výboje, proto je vhodné se na
VíceMilada Kopečná ESF ROVNÉ PŘÍLEŽITOSTI PRO VŠECHNY VYSOKÁ ŠKOLA BÁŇSKÁ TECHNICKÁ UNIVERZITA OSTRAVA
VYSOKÁ ŠKOLA BÁŇSKÁ TECHNICKÁ UNIVERZITA OSTRAVA ZÁKLADY FYZIKY Modul 3 Elektromagnetické pole Milada Kopečná Vytvořeno v rámci projektu Operačního programu Rozvoje lidských zdrojů CZ.04.1.03/3.2.15.1/0016
VíceFyzika (učitelství) Zkouška - teoretická fyzika. Čas k řešení je 120 minut (6 minut na úlohu): snažte se nejprve rychle vyřešit ty nejsnazší úlohy,
Státní bakalářská zkouška. 9. 05 Fyzika (učitelství) Zkouška - teoretická fyzika (test s řešením) Jméno: Pokyny k řešení testu: Ke každé úloze je správně pouze jedna odpověď. Čas k řešení je 0 minut (6
Více2. Pasivní snímače. 2.1 Odporové snímače
. Pasivní snímače Pasivní snímače mění při působení měřené některou svoji charakteristickou vlastnost. Její změna je pak mírou hodnoty měřené veličiny a ta potom ovlivní tok elektrické energie ve vyhodnocovacím
VíceV ZÁKON ELEKTRICKÝ ODPOR
Fyzika elektrotechnika 1.část Ing. Jiří Vlček Tento soubor je doplňkem mojí publikace Středoškolská fyzika. Je určen studentům středních škol neelektrických oborů pro velmi stručné seznámení s tímto oborem.
VíceELEKTROSTATIKA. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Elektřina a magnetismus - 2. ročník
ELEKTROSTATIKA Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Elektřina a magnetismus - 2. ročník Elektrický náboj Dva druhy: kladný a záporný. Elektricky nabitá tělesa. Elektroskop a elektrometr. Vodiče a nevodiče
VíceFyzika. Fyzikální veličina - je mírou fyzikální vlastnosti, kterou na základě měření vyjadřujeme ve zvolených jednotkách
Fyzika Studuje objekty neživé příody a vztahy mezi nimi Na základě pozoování a pokusů studuje obecné vlastnosti látek a polí, indukcí dospívá k obecným kvantitativním zákonům a uvádí je v logickou soustavu
Více2 MECHANICKÉ VLASTNOSTI SKLA
2 MECHANICKÉ VLASTNOSTI SKLA Pevnost skla reprezentující jeho mechanické vlastnosti nejčastěji bývá hlavním parametrem jeho využití. Nevýhodou skel je jejich poměrně nízká pevnost v tahu a rázu (pevnost
VíceOBSAH: 1. Aktuální přehled nejdůležitějších norem v ochraně před bleskem... 3
OBSAH: 1. Aktuální přehled nejdůležitějších noem v ochaně před bleskem... 3 2. Homosvod vnější systém ochany před bleskem LPS... 4 2.1 Úvod... 4 2.2 Izolovaný homosvod... 6 2.2 Oddálený homosvod... 9 2.3
VíceELEKTRICKÉ SVĚTLO 1 Řešené příklady
ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNCKÉ V PRAE FAKULTA ELEKTROTECHNCKÁ magisterský studijní program nteligentní budovy ELEKTRCKÉ SVĚTLO Řešené příklady Prof. ng. Jiří Habel DrSc. a kolektiv Praha Předmluva Předkládaná
VíceOBSAH. Elektronika... 2. Elektrotechnika 1... 4. Technologická praktika 6... 6. Technická matematika 1... 8. Základy elektrotechniky...
OBSAH Elektronika... 2 Elektrotechnika 1... 4 Technologická praktika 6... 6 Technická matematika 1... 8 Základy elektrotechniky...10 ELEKTRONIKA Zkratka předmětu: KPV/ELNIK Vymezení předmětu: povinný Hod.
VíceELEKTRICKÉ SVĚTLO 1 Řešené příklady
ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNCKÉ V PRAE FAKULTA ELEKTROTECHNCKÁ magisterský studijní program nteligentní budovy ELEKTRCKÉ SVĚTLO Řešené příklady Prof. ng. Jiří Habel DrSc. a kolektiv Praha Předmluva Předkládaná
VíceEle 1 elektromagnetická indukce, střídavý proud, základní veličiny, RLC v obvodu střídavého proudu
Předmět: Ročník: Vytvořil: Datum: ELEKTROTECHNIKA PRVNÍ ZDENĚK KOVAL Název zpracovaného celku: 30. 9. 203 Ele elektromagnetická indukce, střídavý proud, základní veličiny, RLC v obvodu střídavého proudu
VíceR w I ź G w ==> E. Přij.
1. Na baterii se napojily 2 stejné ohřívače s odporem =10 Ω každý. Jaký je vnitřní odpor w baterie, jestliže výkon vznikající na obou ohřívačích nezávisí na způsobu jejich napojení (sériově nebo paralelně)?
VíceTeoretické úlohy celostátního kola 53. ročníku FO
rozevřete, až se prsty narovnají, a znovu rychle tyč uchopte. Tuto dobu změříte stopkami velmi obtížně. Poměrně přesně dokážete zjistit, kam se posunulo na tyči místo úchopu. Vzdálenost obou míst, v nichž
VíceŘešení úloh krajského kola 58. ročníku fyzikální olympiády Kategorie B Autor úloh: J. Thomas
Řešení úlo kajskéo kola 58 očníku fyzikální olympiády Kategoie B Auto úlo: J Tomas a) Doba letu střely od okamžiku výstřelu do zásau označíme t V okamžiku výstřelu se usa nacází ve vzdálenosti s měřené
VíceELEKTROMAGNETICKÉ VLNY VE VOLNÉM PROSTŘEDÍ
ELEKTROMAGNETICKÉ VLNY VE VOLNÉM PROSTŘEDÍ V celé této kapitole budeme předpokládat, že se pohybujeme v neomezeném lineáním homogenním izotopním postředí s pemitivitou = 0, pemeabilitou = 0 a měnou vodivostí.
VíceElektronický učební text pro podporu výuky klasické mechaniky pro posluchače učitelství I. Mechanika hmotného bodu
Elektronický učební text pro podporu výuky klasické mechaniky pro posluchače učitelství I Mechanika hmotného bodu Autor: Kateřina Kárová Text vznikl v rámci bakalářské práce roku 2006. Návod na práci s
VíceZáklady elektrotechniky - úvod
Elektrotechnika se zabývá výrobou, rozvodem a spotřebou elektrické energie včetně zařízení k těmto účelům používaným, dále sdělovacími a informačními technologiemi. Elektrotechnika je úzce spjata s matematikou
VíceMetody založené na měření elektrických vlastností roztoků
Metody založené na měření elektických vlastností oztoků KODUKTOMETRIE Pincip: Měří se elektická vodivost oztoků elektolytů mezi dvěma platinovými elektodami za půchodu střídavého poudu. Rozdíl poti ostatním
VíceSBÍRKA ŘEŠENÝCH FYZIKÁLNÍCH ÚLOH
SBÍRKA ŘEŠENÝCH FYZIKÁLNÍCH ÚLOH MECHANIKA MOLEKULOVÁ FYZIKA A TERMIKA ELEKTŘINA A MAGNETISMUS KMITÁNÍ A VLNĚNÍ OPTIKA FYZIKA MIKROSVĚTA ATOM, ELEKTRONOVÝ OBAL 1) Sestavte tabulku: a) Do prvního sloupce
VíceIng. Stanislav Jakoubek
Ing. Stanislav Jakoubek Číslo DUMu III/2-1-3-3 III/2-1-3-4 III/2-1-3-5 Název DUMu Vnější a vnitřní fotoelektrický jev a jeho teorie Technické využití fotoelektrického jevu Dualismus vln a částic Ing. Stanislav
Vícea polohovými vektory r k
Mechania hmotných soustav Hmotná soustava (HS) je supina objetů, o teých je vhodné uvažovat jao o celu Pvy HS se pohybují účinem sil N a) vnitřních: Σ ( F + F + L+ F ) 0 i 1 i1 b) vnějších: síly od objetů,
VíceKontrolní otázky k 1. přednášce z TM
Kontrolní otázky k 1. přednášce z TM 1. Jak závisí hodnota izobarického součinitele objemové roztažnosti ideálního plynu na teplotě a jak na tlaku? Odvoďte. 2. Jak závisí hodnota izochorického součinitele
VíceOSMILETÉ GYMNÁZIUM BUĎÁNKA, o.p.s. TEMATICKÉ PLÁNY TEMATICKÝ PLÁN (ŠR 2010/11)
TEMATICKÝ PLÁN (ŠR 20/11) (UČEBNÍ MATERIÁLY Prima Macháček M., Rojko M. a kol. kolem nás 1, Scientia Motivace ke studiu fyziky Motivace ke studiu fyziky 4 Vlastnosti látek Rozlišení kapalin a plynů, odlišnosti
Více2.1 Shrnutí základních poznatků
.1 Shnutí základních poznatků S plnostěnnými otujícími kotouči se setkáváme hlavně u paních a spalovacích tubín a tubokompesoů. Matematický model otujících kotoučů můžeme s úspěchem využít např. i při
VíceSTRUKTURA PEVNÝCH LÁTEK STRUKTURA PEVNÝCH LÁTEK
Předmět: Ročník: Vytvořil: Datum: FYZIKA PRVNÍ MGR. JÜTTNEROVÁ 21. 4. 2013 Název zpracovaného celku: STRUKTURA PEVNÝCH LÁTEK STRUKTURA PEVNÝCH LÁTEK Pevné látky dělíme na látky: a) krystalické b) amorfní
VícePOTENCIÁL ELEKTRICKÉHO POLE ELEKTRICKÉ NAPĚTÍ
POTENCIÁL ELEKTRICKÉHO POLE ELEKTRICKÉ NAPĚTÍ ELEKTRICKÝ POTENCIÁL Elektrcká potencální energe Newtonův zákon pro gravtační sílu mm F = G r 1 2 2 Coulombův zákon pro elektrostatckou sílu QQ F = k r 1 2
VíceAplikovaná optika. Optika. Vlnová optika. Geometrická optika. Kvantová optika. - pracuje s čistě geometrickými představami
Aplikovaná optika Optika Geometrická optika Vlnová optika Kvantová optika - pracuje s čistě geometrickými představami - zanedbává vlnovou a kvantovou povahu světla - elektromagnetická teorie světla -světlo
Více