Elektrické vlastnosti látek

Elektrické jevy Již z doby starověku jsou známy tyto elektrické jevy:

Polární záře

statická elektřina ODKAZ

Elektrování těles Tělesa se mohou třením dostat do stavu, ve kterém silou působí na jiná tělesa. Tělesa se v tomto stavu nazývají tělesa elektrovaná. Síla mezi zelektrovanými tělesy může být přitažlivá i odpudivá.

Atom Atom se skládá z obalu a velmi malého jádra. V jádře jsou protony (kladně nabité) a neutrony (neutrální), v obalu elektrony (záporně nabité). Náboj elektronu je stejně veliký jako náboj protonu, liší se však znaménkem.

Atom Počet elektronů v obalu a protonů v jádře je v atomu stejný. Atom je elektricky neutrální. Jestliže atom ztratí jeden nebo více elektronů, stává se kladným iontem. Jestliže atom přijme jeden nebo více elektronů, vznikne záporný iont. Záporně nabité těleso má více elektronů než protonů. V kladně nabitém tělese převažují protony.

elektron neutron proton

Elektrické síly Kromě síly gravitační působí na sebe elektrony a protony ještě další speciální silou, kterou nazveme silou elektrickou. Příčinu této síly pak vidíme v určité speciální vlastnosti těchto částic, kterou nazýváme elektrický náboj. Elektrické síly mohou být jak přitažlivé (proton elektron), tak odpudivé (proton proton, elektron elektron).

Elektrický náboj Elektrický náboj je fyzikální veličina, která popisuje stav elektrování těles. Existují dva druhy elektrického náboje: kladný elektrický náboj (na skleněné tyči) a záporný elektrický náboj (na plastové tyči). Tělesa nabitá souhlasnými náboji se odpuzují, tělesa s nesouhlasnými náboji se přitahují. Značka Q, jednotka C (coulomb)

Elektrický náboj Elektrický náboj můžeme přisoudit i makroskopickým tělesům. Převažují li v něm protony, má kladný náboj, převažují li v něm elektrony, má záporný náboj. Je li v něm stejný počet protonů i elektronů, je bez náboje, tzn. elektricky neutrální. Protože v klasické fyzice je proton a elektron nedělitelný, je nedělitelný (elementární) i jejich náboj (e), přičemž platí: 1e = 1,602 10-19 C

Elektrování třením jantar kožešina

Elektrování vedením

Zelektrovaný holub na vodičích vysokého napětí

Uzemění Těleso mohu zbavit elektrického náboje uzemněním, tzn. tak, že jej vodivě spojím se zemí.

Zjištění náboje Náboj tělesa zjišťujeme přístrojem zvaným elektroskop. Dotkneme-li se elektricky nabitým tělesem kovové tyčky, získá i s ručkou stejný náboj. Budou se pak odpuzovat a ručka ukáže výchylku.

Elektroskop kovová tyčka kovová ručka

Coulombův zákon Umožňuje vypočítat velikosti elektrických sil, kterými na sebe působí dva bodové náboje či dvě nabitá tělesa tvaru koule. F Q 1 Q 2 + + F r F k Q 1 r Q 2 2

Coulombův zákon Jestliže jsou náboje ve vakuu, můžeme brát: k = 9 10 9 Nm 2 C -2 Místo konstanty k pak zavádíme novou konstantu 0 (permitivita vakua), a to tímto vztahem: 0 = 8,854 10 12 N -1 m -2 C 2 k 4 1 0

Coulombův zákon Avšak látkové prostředí elektrické síly vždy zmenšuje, a to r krát. Coulombův zákon můžeme v tomto případě tedy psát: Materiál r /1 F = 0 r 1 4 Q Q 1 r 2 permitivita prostředí 2 vzduch 1,00054 polystyren 2,6 papír 3,5 porcelán 6,5 slída 7,0 sklo 7,6 křemík 12,0 voda 80,0

Elektrování Elektrický náboj získává těleso procesem zvaným elektrování. Těleso pak mohu elektrovat: třením, při němž přecházejí elektrony z jednoho tělesa na druhé připojením ke svorce zdroje vysokého napětí (vedení náboje) Triboelektrická řada

Vodiče a izolanty Látky, které vedou elektrický náboj, se nazývají elektrickými vodiči. O schopnosti vést elektrický náboj rozhoduje u pevných látek především množství volných elektronů. Látky, které nevedou elektrický náboj, se nazývají elektrickými nevodiči neboli izolanty. Spojíme-li nabité těleso vodivě se zemí, vybije se.

Elektrické pole Kolem každého elektricky nabitého tělesa se vytvoří elektrické pole. Toto pole se projevuje silovým působením na nabitá i nenabitá tělesa. Elektrické pole se zobrazuje pomocí elektrických siločar. Jsou to myšlené čáry, které v každém bodu el. pole ukazují směr silového působení na kladný náboj. Na koncích těles, která jsou v elektrickém poli, vznikají opačné náboje. Jev mizí se zánikem elektrického pole.

Elektrické pole Dvě elektricky nabitá tělesa se silově ovlivňují, aniž se bezprostředně dotýkají. To si vysvětlujeme tak, že kolem nich je elektrické pole. Elektrické pole sice nevidíme, ale přesto existuje (ovlivňuje tělesa) Je přirozené, že může být silné anebo slabé. Zavádíme proto fyzikální veličinu intenzita elektrického pole (E).

Intenzita elektrického pole (E). Zjistíme ji tak, že do něj vložíme jakýsi zkušební náboj Q = +1C. Intenzita el. pole je pak rovna elektrické síle na tento náboj působící, tzn.: Q 1C E F

Intenzita elektrického pole Obecně pak platí: Q 1C E (E). F E F Q Q Protože síla je veličina vektorová, je vektorem i intenzita el. pole. N E NC 1 C

Siločáry el. pole El. pole znázorňujeme pomocí elektrických siločar. Elektrická siločára je myšlená čára, která ukazuje směr působení elektrické síly. Elektrická siločára je myšlená křivka, která má tu vlastnost, že vektor E sestrojený v kterémkoliv jejím bodě je k ní tečný. Elektrické siločáry můžeme zviditelnit, když okolí nabitého tělesa polijeme olejem a posypeme krupicí.

Tečna Křivku neprotíná, ale dotýká se jí v jednom bodě. E E C E B A

Zrnka krupice kolem nabité koule

Youtube.com Zrnka krupice kolem dvou koulí nabitých nábojem opačného znaménka

Elektrické pole dipólu dva stejně velké náboje opačného znaménka

Elektrické pole radiální 15 F E Q + 15 E k Q Q r Q 2 Q E k r 2 Youtube.com

Elektrické pole dvou souhlasně nabitých nábojů simulace

Elektrické pole homogenní (stejnorodé) + - Zrnka krupice kolem dvou desek nabitých nábojem opačného znaménka