4.1.8 Látky v elektrickém poli



Podobné dokumenty
4.1.7 Rozložení náboje na vodiči

Práce v elektrickém poli Elektrický potenciál a napětí

Elektrické vlastnosti látek

4.5.7 Magnetické vlastnosti látek

ELEKTROSTATIKA. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Elektřina a magnetismus - 2. ročník

Elektrostatické pole. Vznik a zobrazení elektrostatického pole

Opakování

Výukový materiál zpracován v rámci projektu EU peníze školám

Elektřina a magnetizmus - elektrické napětí a elektrický proud

DUSÍK NITROGENIUM 14,0067 3,1. Doplňte:

GE - Vyšší kvalita výuky CZ.1.07/1.5.00/

ELEKTRICKÝ NÁBOJ A ELEKTRICKÉ POLE POJMY K ZOPAKOVÁNÍ. Testové úlohy varianta A

Elektrický náboj a elektrické pole

FYZIKA 6. ročník 1_Látka a těleso _Vlastnosti látek _Vzájemné působení těles _Gravitační síla... 4 Gravitační pole...

1.7.8 Elektrické pole

Státní bakalářská zkouška Fyzika (učitelství) vzorový test

VY_32_INOVACE_6/15_ČLOVĚK A PŘÍRODA. Předmět: Fyzika Ročník: 6. Poznámka: Vodiče a izolanty Vypracoval: Pták

PRACOVNÍ LIST: OPAKOVÁNÍ UČIVA 6. ROČNÍKU

elektrický náboj elektrické pole

INOVACE ODBORNÉHO VZDĚLÁVÁNÍ NA STŘEDNÍCH ŠKOLÁCH ZAMĚŘENÉ NA VYUŽÍVÁNÍ ENERGETICKÝCH ZDROJŮ PRO 21. STOLETÍ A NA JEJICH DOPAD NA ŽIVOTNÍ PROSTŘEDÍ

Ing. Stanislav Jakoubek

Elektrický náboj, Elektrické pole Elektrický potenciál a elektrické napětí Kapacita vodiče

EU PENÍZE ŠKOLÁM Operační program Vzdělávání pro konkurenceschopnost

ELEKTRICKÝ NÁBOJ A ELEKTRICKÉ POLE

Projekt: Inovace oboru Mechatronik pro Zlínský kraj Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.08/

Elektřina a magnetismus úlohy na porozumění

POKUSY VEDOUCÍ KE KVANTOVÉ MECHANICE II

Zvyšování kvality výuky technických oborů

5.8 Jak se změní velikost elektrické síly mezi dvěma bodovými náboji v případě, že jejich vzdálenost a) zdvojnásobíme, b) ztrojnásobíme?

Elektrické a magnetické pole zdroje polí

Složení látek a chemická vazba Číslo variace: 1

Kapacita. Gaussův zákon elektrostatiky

Elektromagnetismus. - elektrizace třením (elektron = jantar) - Magnetismus magnetovec přitahuje železo zřejmě první záznamy o používání kompasu

ELEKTRICKÉ VLASTNOSTI LÁTEK. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Prima

4 ELEKTŘINA A MAGNETISMUS. 4.1 Elektrostatika Elektrický náboj

Magnetické vlastnosti látek (magnetik) jsou důsledkem orbitálního a rotačního pohybu elektronů. Obíhající elektrony představují elementární proudové

Chemické repetitorium. Václav Pelouch

Elektrické vlastnosti látek

Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Elektrický proud stejnosměrný

Fyzika je přírodní věda, která zkoumá a popisuje zákonitosti přírodních jevů.

ATOM. atom prvku : jádro protony (p + ) a neutrony (n) obal elektrony (e - ) protonové číslo 8 nukleonové číslo 16 (8 protonů + 8 neutronů v jádře)

Chemie. Mgr. Petra Drápelová Mgr. Jaroslava Vrbková. Gymnázium, SOŠ a VOŠ Ledeč nad Sázavou

akustika zvuk, zdroj zvuku šíření zvuku odraz zvuku tón, výška tónu kmitočet tónu hlasitost zvuku světlo, zdroj světla přímočaré šíření světla

ELEKTROSTATICKÉ POLE V LÁTKÁCH

4.2.6 Dělení napětí a proudu v elektrických obvodech (cvičení)

STACIONÁRNÍ MAGNETICKÉ POLE. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Elektřina a magnetismus - 3. ročník

Přehled veličin elektrických obvodů

Elektřina a magnetizmus závěrečný test

Na Zemi tvoří vodík asi 15 % atomů všech prvků. Chemické slučování je děj, při kterém z látek jednodušších vznikají látky složitější.

VY_32_INOVACE_277. Základní škola Luhačovice, příspěvková organizace Ing. Dagmar Zapletalová. Člověk a příroda Fyzika Opakování učiva fyziky

02 Nevazebné interakce

4.1.6 Elektrický potenciál

Název materiálu: Vedení elektrického proudu v kapalinách

Částicové složení látek atom,molekula, nuklid a izotop

VEDENÍ ELEKTRICKÉHO PROUDU V LÁTKÁCH

Fyzika (učitelství) Zkouška - teoretická fyzika. Čas k řešení je 120 minut (6 minut na úlohu): snažte se nejprve rychle vyřešit ty nejsnazší úlohy,

Výukový materiál zpracován v rámci projektu EU peníze školám

Základní škola a Mateřská škola, Moravský Písek. III. využití ICT-III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT

Název: II.FYZIKÁLNÍ TESTY SOUHRNNÉ OPAKOVÁNÍ VY_52_INOVACE_F2.19. Vhodné zařazení: Časová náročnost: 45 minut Ověřeno:

VEDENÍ ELEKTRICKÉHO PROUDU V PLYNU, SAMOSTATNÝ A NESAMOSTATNÝ VÝBOJ

ELEKTROMAGNETISMUS ELEKTRO MAGNETISMUS

Magnetické pole - stacionární

LOGO. Struktura a vlastnosti kapalin

3.3 Částicová stavba látky

2. Polarita vazeb, rezonance, indukční a mezomerní

NÁZEV ŠKOLY: Základní škola Javorník, okres Jeseník REDIZO: NÁZEV: VY_32_INOVACE_191_Elektřina a její počátky AUTOR: Ing.

Chemická vazba. Příčinou nestability atomů a jejich ochoty tvořit vazbu je jejich elektronový obal.

Chemie. Mgr. Petra Drápelová Mgr. Jaroslava Vrbková. Gymnázium, SOŠ a VOŠ Ledeč nad Sázavou

4.5.3 Magnetická síla

4.4.6 Jádro atomu. Předpoklady: Pomůcky:

4.5.3 Magnetická síla

FYZIKA II. Petr Praus 7. Přednáška stacionární magnetické pole náboj v magnetickém poli

Skaláry a vektory

ELEKTRICKÉ VLASTNOSTI LÁTEK

4.1.6 Elektrický potenciál

Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně

Polohová a pohybová energie

4.4.3 Galvanické články

( ) ( ) ( ) ( ) Skalární součin II. Předpoklady: 7207

PŮVOD BARVY U NEVODIČŮ A ČISTÝCH POLOVODIČŮ (KŘEMÍK, GALENIT, RUMĚLKA, DIAMANT)

CELKOVÉ OPAKOVÁNÍ UČIVA + ZÁPIS DO ŠKOLNÍHO SEŠITU část 03 VNITŘNÍ ENERGIE, TEPLO.

ČÍSLO PROJEKTU: OPVK 1.4

ANOTACE vytvořených/inovovaných materiálů

TEST I. Anotace: Očekávaný výstup: Klíčová slova Organizace řízení učební činnosti: Nutné pomůcky:

vodič u něho dochází k transportu el. nabitých částic, který je nevratný, dochází ke vzniku proudu a disipaci energie

Státní bakalářská zkouška Fyzika (učitelství) Zkouška - teoretická fyzika (test s řešením)

5.8 Jak se změní velikost elektrické síly mezi dvěma bodovými náboji v případě, že jejich vzdálenost a) zdvojnásobíme, b) ztrojnásobíme?

Elektrické pole vybuzené nábojem Q2 působí na náboj Q1 silou, která je stejně veliká a opačná: F 12 F 21

Plazmové svařování a dělení materiálu. Jaromír Moravec

Tření je přítel i nepřítel

Tření a valivý odpor I

Stavba atomu. Created with novapdf Printer ( Please register to remove this message.

5. Vedení elektrického proudu v polovodičích

Dělení napětí a proudu v elektrických obvodech (cvičení)

MENSA GYMNÁZIUM, o.p.s. TEMATICKÉ PLÁNY TEMATICKÝ PLÁN (ŠR 2017/18)

V izolované soustavě nedochází k výměně tepla s okolím. Dokonalá izolovaná soustava neexistuje, nejvíce se jí blíží kalorimetr nebo termoska.

Věra Keselicová. květen 2013

u = = B. l = B. l. v [V; T, m, m. s -1 ]

Transkript:

4.1.8 Látky v elektrickém poli Předpoklady: 4102, 4103, 4104 Pedagogická poznámka: Pokud chcete hodinu stihnout za 45 minut, doporučuji nekreslit obrázky z úvodní části hodiny. Můžete se k nim vrátit po vyřešení příkladů na konci hodiny. Látky jsme zatím dělili do dvou skupin: vodiče nevodiče (izolanty, dielektrika) Vodiče látky (například kovy), které obsahují volně pohyblivé náboje (většinou elektrony) libovolně malá elektrická síla je uvede pohyblivé náboje do pohybu (předpokládáme, že se pohybují bez tření ) Př. 1: Na obrázku je schématický nákres vnitřní stavby vodiče, který se nachází uvnitř vnějšího elektrického pole. Jaké síly budou působit na jeho částice? K jakým změnám dojde? Vnější elektrické pole působí na elektrony uvnitř vodiče elektrony se začnou se pohybovat na okrajích vodiče se vytvoří dva nové náboje (indukované), které vytvoří indukované elektrické pole i, které působí proti poli vnějších nábojů

i =0 indukované náboje se zvětšují dokud indukované pole i uvnitř vodiče nevyruší působení vnějšího pole uvnitř vodiče je intenzita elektrického pole vždy nulová (kdyby nebyla nulová, elektrony by pokračovaly v pohybu doprava a zvětšovaly indukované elektrické pole i, které působí proti vnějšímu poli a ruší jeho působení uvnitř vodiče). Průběh i výsledek nezávisí na tom, zda je vodič plný nebo dutý. Důsledky: Náboje naindukované na krajích vodiče je možné oddělit. Uvnitř vodiče je vždy nulová intenzita elektrického pole (pokud je dostatek času a náboje stihnou přeběhnout) Faradyova klec dutá vodivá klec odstíní vnější elektrické pole pokud chceme cokoliv chránit před vnějším elektrickým polem, stačí to zavřít do vodivé krabice (tímto způsobem chrání plechová karosérie auta před bleskem) stínění: dráty se slabým signálem (signály z antén, mikrofonní kabely, ) jsou schovány ve vodivém obalu, který signál chrání před poruchami zvějšku Poznámka: Předchozí obrázky jsou velmi přehnané. Jak víme z kapitoly 4102 k vybuzení obrovských elektrických polí stačí velmi malý náboj (v našem příkladu tvořily nové 1 elektrony pouze původního počtu elektronů v látce) při dodržení reálných 10 12 poměrů by nebylo možné postřehnout žádnou změnu. Uvedený poměr však zároveň vysvětluje, jak proč dokáží vodiče velmi rychle vyrovnat i velké vnější pole. Změny, ke kterým uvnitř vodičů dochází, jsou ve skutečnosti velmi malé. Dodatek: Faradyovu klec využívají také zloději v obchodech. Velká část zboží je chráněna proti krádeži pomoci RFID čipů, které reagují na vnější rádiový signál (většinou u kasy). Pokud je zboží v tašce pokryté vodičem (většinou hliníková fólie), nachází se ve Farayově kleci a tento signál k čipu nepronikne. Izolanty (dielektrika) nabité částice se nemohou hýbat dvě možnosti: 1. částice látky jsou ze všech stran stejné (je složena z atomů nebo molekul bez dipólu)

Vložíme atom do vnějšího elektrického pole elektrony jsou přitahovány na jednu stranu, protony v jádře na druhou atom se zdeformuje, na jedné straně víc kladný na druhé víc záporný = zvenku vypadá jako dipól, proběhla atomová polarizace dielektrika 2. částice mají vlastnosti dipólu (je složena z molekul, které jsou na jedné straně kladnější a na druhé zápornější, například voda) za normálních okolností jsou dipóly částic neuspořádané a navenek se neprojevují. Vnější elektrické pole na dipóly působí a začne je natáčet ve směru svých siločar dipóly jednotlivých částic jsou uspořádány ve směru pole, proběhla orientační polarizace dielektrika

Jak při atomové tak při orientační polarizaci je výsledek stejný látka je složena z dipólů zorientovaných ve směru vnějšího pole i Krajní vrstvy dipólových nábojů fungují jako vrstvy indukovaného náboje u vodičů a vytváření indukované elektrické pole i, které působí proti vnějšímu elektrickému poli. alespoň jeden z předchozích mechanismů funguje v každé látce indukované elektrické náboje na krajích látky není možné od sebe oddělit (museli bychom rozdělit částice látky) výsledné elektrické pole uvnitř látky není nikdy nulové (pokud není nulové i vnější pole) Př. 2: Zkus vysvětlit, proč výsledné pole uvnitř nevodiče nemůže být nikdy nulové jako u vodičů Nulové pole uvnitř izolantu na nabité částice v látce nepůsobí žádná elektrická síla neexistuje síla, která vytváří dipóly (atomová polarizace) nebo dipóly uspořádává (orientační polarizace) nevzniká indukovaný náboje neexistuje indukované elektrické pole výsledné pole uvnitř látky se rovná vnějšímu poli (spor s předpokladem, že výsledné pole uvnitř látky je nulové). Ještě jednou a pomaleji na příkladu atomové polarizace:

i lektronový obal atomu je pod vlivem výsledného pole obal je protažený, elektrony jsou přitahovány doprava Výsledné pole vzniká jako součet vnějšího pole a indukovaného pole i. Vnější pole se snaží elektrony přitáhnout ještě více doprava (černá přerušovaná čára) Indukované pole i (existuje pouze díky deformaci elektronových obalů a tedy díky existenci výsledného pole) se naopak snaží přitáhnout elektrony doleva (zelená přerušovaná čára). Pokud by výsledné pole bylo nulové, černá a zelená deformace by se navzájem vyrušily a atom by se nezpolarizoval zelené pole by vůbec neexistovalo výsledné pole nemůže být nikdy nulové (polarizace nesmí být příliš úspěšná, protože si sama pod sebou podřezává větev) Různé látky zeslabují vnější elektrické pole různě míru zeslabování udáváme pomocí poměru. Př. 3: Na obrázcích jsou nakresleny vektory vnějšího elektrického pole a indukovaného elektrického pole i ve dvou látkách. a) Najdi vektor výsledné intenzity elektrického pole v obou látkách. b) Porovnej velikost poměru pro obě látky. c) Odhadni, ve které z látek probíhá polarizace snadněji. d) poměr je velmi důležitou látkovou konstantou, kterou již známe. Odhadni, o kterou jde. i i i i Z obrázku je vidět, že poměr je menší u látky vlevo než u látky vpravo = 6 3 =2 = 6 1 =6 Na pravém obrázku bylo k vytvoření většího indukovaného pole třeba menší hodnoty výsledného pole (výsledné pole udržuje polarizaci látky) v látce na pravém obrázku je polarizace látky Poměr permitivita r snazší udává kolikrát zmenší látka elektrické pole má podobný význam jako relativní

Poměr nazýváme relativní permitivitou látky a značíme ho r=. Př. 4: Dvě vodivé desky jsou připojeny k napětí 500 V a od sebe odděleny vrstvou porcelánu o tloušťce 2 mm. Urči velikost elektrické intenzity mezi deskami, velikost intenzity indukovaného elektrického pole a velikost intenzity vnějšího elektrického pole. U= d = U d = 500 0,002 V m 1 =250000 V m 1 r = = r =6 250000 V m 1 =1500000 V m 1 Z obrázků je zřejmé, že platí = i i = =1500000 250000 V m 1 =1250000 V m 1 lektrické pole mezi deskami má intenzitu 250000 V m 1 1500000V m 1 a indukované 1250000V m 1., vnější pole má intenzitu Př. 5: V tabulkách prostuduj hodnoty relativních permitivit pevných látek a kapalin. Zkus vysvětlit rozdíly v jejich velikostech a fakt, že kapaliny tvoří z hlediska relativní permitivity dvě skupiny. Navrhni vysvětlení a ověř ho pomocí znalostí z chemie. Pevná látka r Kapalina r Plyn r Dřevo (suché) 6,6-7,4 Benzen 2,3 Dusík 1,00061 Sůl kamenná 4,4 thanol 24 thylen 1,00145 Křemen 4,4 Glycerol 43 Helium 1,00007 Papír 2-2,2 Chloroform 5,2 Kyslík 1,00055 Porcelán 6 Kyselina mravenčí 58 Oxid uhelnatý 1,00069 Sklo 5-7 Petrolej 2 Chlorovodík 1,003 Parafín 2 Terpentýnový olej 2,3 Vodík 1,00026 Kaučuk 2,2-3 Voda 81 Vzduch 1,00060 Z tabulek je vidět: pevné látky mají relativní permitivitu do 10 kapaliny se dělí do dvou skupin, kapaliny s relativní permitivitou do 6 a kapaliny s relativní permitivitou větší než 20 Hypotéza: orientační polarizace je u kapalin podstatně jednodušší než u pevných látek kapaliny s s relativní permitivitou větší než 20 by mohly mít polární molekuly (chovají se jako dipól), které se snadno zorientují, Chemie: Molekula takových kapalin (voda, ethanol, nitrobenzen, kyselina mravenčí) jsou opravdu polární.

relativní permitivita plynů je velmi malá částice se pohybují neuspořádaným pohybem orientační polarizace je velmi obtížná Př. 6: V tabulkách se hodnoty relativních permitivit pro vodiče neuvádějí. Rozhodni, jakou hodnotu by bylo možné vodičům připsat pomocí definičního vztahu r =. Pro libovolnou velikost vnějšího pole, je hodnota výsledného pole uvnitř vodiče nulová vodič se chová, jako kdyby jeho relativní permitivita měla nekonečnou velikost. Shrnutí: Sledováním působení vnějšího elektrického pole na částice látek zjistíme, že uvnitř vodičů je nulové elektrické pole, uvnitř nevodičů se elektrické pole zeslabuje.