14. Základy elektrostatiky

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "14. Základy elektrostatiky"

Dalibor Dušek
před 8 lety
Počet zobrazení:

1 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 tles b) je skalání fyzikální veliina (, [] = C (coulomb)) Vlastnosti el. náboje: ) Lze jej pemístit v tlese i z jednoho tlesa na duhé ) xistují dva duhy náboje kladný a záponý 3) Je dlitelný (nejmenší elementání náboj e =, C) 4) Základní nosie el. náboje: potony a elektony 5) Atomy navenek neutální ástice, v nichž poet +e v potonech jáda je shodný s potem e v elektonech obalu 6) Ionty kladné, záponé 7) lektování tles jev pemísování volných elekton z jednoho tlesa na duhé a vznik tles elekticky nabitých 8) Tlesa souhlasn nabitá na sebe psobí odpudivými el. silami, tlesa nesouhlasn nabitá pitažlivými el. silami. Coulombv zákon: Dva bodové náboje v klidu na sebe vzájemn psobí stejn velkými opan oientovanými elektickými silami, jejichž velikost je pímo úmná souinu obou náboj a nepímo úmná duhé mocnin jejich vzdálenosti: F e = k, kde k =, kde o = 8, C.m -.N - je pemitivita vakua a 4πε 0 ε je elativní pemitivita (po vakuum a vzduch =, po všechna ostatní postedí ). Pozn. Po vakuum platí k = N.m.C -. Veliiny chaakteizující el. pole:. Intenzita elektického pole vektoová veliina definovaná jako podíl el. síly psobící v daném míst pole na kladný bodový náboj a velikosti tohoto náboje: e = F e [e ] = N.C - = V.m - V okolí bodového náboje o je adiální el. pole, jehož intenzita v lib. míst je uena 0 vztahem e = k.. Tento vztah platí i po intenzitu el. pole vn kulového vodie, na jehož povchu je ovnomn ozmístn el. náboj o. vnit kulového vodie je intenzita el. pole nulová. Gafické znázonní el. pole siloáový model (siloáa je myšlená áa její tena uuje sm vektou intenzity) - adiální pole

náboje: ) Lze jej pemístit v tlese i z jednoho tlesa na duhé ) xistují dva duhy náboje kladný a záponý 3) Je dlitelný (nejmenší elementání náboj e =,60.0-9 C) 4) Základní nosie el.

2 - homogenní pole. lektický potenciál skalání veliina definovaná jako podíl potenciální enegie p kladného bodového náboje v daném míst el. pole a tohoto náboje: p e = [ e ] = V Pozn. :. Potenciální enegie p je uena pací W, kteou vykoná elektická síla pi pemístní náboje z daného místa na povch Zem. Takže nap. kladn nabitá deska má vzhledem k desce uzemnné (umístné ovnobžn ve vzdálenosti d) potenciál p W F.d.. d e = = = = =.d, kde je intenzita homogenního el. pole mezi deskami. Pozn. :. Ze vztahu e =.d plyne po jednotka V.m -. Gafické znázonní el. pole ekvipotenciálními plochami: - adiální pole + - homogenní pole + A B e A B 0 lektické naptí je ozdíl potenciál mezi dvma body elektického pole: = A B [] = V

kladn nabitá deska má vzhledem k desce uzemnné (umístné ovnobžn ve vzdálenosti d) potenciál p W F.d.. d e = = = = =.d, kde je intenzita homogenního el. pole mezi deskami. Pozn.

3 Rozmístní el. náboje ve vodii:. plný vodi pouze na povchu. dutý vodi pouze na vnjším povchu Plošná hustota náboje: = [] = C.m S Pozn. Na povchu koule polomu R platí =, což znamená, že ím je menší 4. π. R R, tím je vtší. Poto je nejvtší hustota náboje na hotech a hanách. Vodi a nevodi v elektickém poli Vodi v el. poli: jev elektostatické indukce + _ - i Platí: = i, takže v = 0 V.m - Vysvtlení: Vodie obsahují volné nosie elektického náboje. Poto po vložení vodie do vnjšího elektického pole s intenzitou dojde psobením pitažlivých a odpudivých elektických sil k pemístní tchto volných nosi náboje uvnit vodie a k vytvoení vnitního elektického pole s intenzitou i. Ob intenzity jsou stejn velké, ale opan oientované. vnit vodie je poto jejich vektoový souet nulový a výsledné elektické pole má nulovou intenzitu v = 0. Nevodi v el. poli: jev polaizace dielektika vytvoení dipólu z neutální ástice vložením nevodie do - el. pole + - i Platí: vždy v v = - i v i Vysvtlení: Nevodie neobsahují volné nosie elektického náboje. Poto po vložení nevodie do vnjšího elektického pole s intenzitou dojde psobením pitažlivých a odpudivých elektických sil pouze k polaizaci, tj. k natoení (nikoliv pemístní!) elektických dipól ( potažené atomy nebo molekuly) uvnit nevodie. Tím se uvnit

m - Vysvtlení: Vodie obsahují volné nosie elektického náboje.

4 nevodie vytvoí slabé elektické pole s intenzitou pole uvnit nevodie i. Vekto intenzity výsledného v je pak souhlasn oientován s vektoem silnjšího vnjšího pole. Velikost vektou výsledné intenzity je pak vzhledem k opané oientaci skládaných intenzit a i ovna v = - i Pom je elativní pemitivita postedí (udává, kolikát je intenzita výsledného V pole menší než intenzita pole vnjšího). Kapacita vodie, kondenzátoy a jejich spojování Kapacita vodie je veliina C vyjadující schopnost vodie pi dané hodnot potenciálu pijmout uitý náboj. Je definována vztahem: C = ϕ, esp. C =, [C ] = F (F, nf, pf,...). Kapacita vodie záleží - na jeho tvau (nap. kulový vodi polomu R má kapacitu C = R) - na postedí, kteé jej obklopuje - na tom, zda se v blízkosti nachází další vodi (kapacita osamocených vodi je velmi malá). Kondenzáto je soustava vodi s velkou kapacitou: C = 0. d S, píp. C = 0.. d S, kde S je úinná plocha, d je vzdálenost desek kondenzátou. Duhy kondenzáto: - s mnitelnou kapacitou - s konstantní kapacitou Píklady kondenzáto: - deskový (otoný)... (leydenská láhev) - svitkový - keamický - elektolytický Spojování kondenzáto: a) paaleln b) séiov C C C C C = C + C = C C + C

intenzita pole vnjšího). Kapacita vodie, kondenzátoy a jejich spojování Kapacita vodie je veliina C vyjadující schopnost vodie pi dané hodnot potenciálu pijmout uitý náboj.

5 . negie nabitého kondenzátou: = =. C = C. 0

Podobné dokumenty

I. Statické elektrické pole ve vakuu

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