GE - Vyšší kvalita výuky CZ.1.07/1.5.00/

Podobné dokumenty
GE - Vyšší kvalita výuky CZ.1.07/1.5.00/

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

GE - Vyšší kvalita výuky CZ.1.07/1.5.00/

GE - Vyšší kvalita výuky CZ.1.07/1.5.00/

GE - Vyšší kvalita výuky CZ.1.07/1.5.00/

GE - Vyšší kvalita výuky CZ.1.07/1.5.00/

GE - Vyšší kvalita výuky CZ.1.07/1.5.00/

GE - Vyšší kvalita výuky CZ.1.07/1.5.00/

GE - Vyšší kvalita výuky CZ.1.07/1.5.00/

GE - Vyšší kvalita výuky CZ.1.07/1.5.00/

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

elektrický potenciál, permitivita prostředí, dielektrikum, elektrické napětí, paralelní a sériové zapojení Obrázek 1: Deskový kondenzátor

Elektrický náboj a elektrické pole

elektrický náboj elektrické pole

NESTACIONÁRNÍ MAGNETICKÉ POLE POJMY K ZOPAKOVÁNÍ. Testové úlohy varianta A

Elektrostatické pole. Vznik a zobrazení elektrostatického pole

ELEKTROSTATICKÉ POLE V LÁTKÁCH

GAUSSŮV ZÁKON ELEKTROSTATIKY

VEDENÍ ELEKTRICKÉHO PROUDU V PLYNU, SAMOSTATNÝ A NESAMOSTATNÝ VÝBOJ

Výukový materiál zpracován v rámci projektu EU peníze školám

ELEKTRICKÝ NÁBOJ A ELEKTRICKÉ POLE

Ing. Stanislav Jakoubek

OBVOD S INDUKČNOSTÍ A KAPACITOU

Vzdělávací materiál. vytvořený v projektu OP VK CZ.1.07/1.5.00/ Anotace. Kondenzátor, kapacita VY_32_INOVACE_F0213. Fyzika

a) [0,4 b] r < R, b) [0,4 b] r R c) [0,2 b] Zakreslete obě závislosti do jednoho grafu a vyznačte na osách důležité hodnoty.

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

STACIONÁRNÍ MAGNETICKÉ POLE POJMY K ZOPAKOVÁNÍ. Testové úlohy varianta A

Kapacita. Gaussův zákon elektrostatiky

ELEKTROMAGNETICKÉ KMITÁNÍ A VLNĚNÍ POJMY K ZOPAKOVÁNÍ. Testové úlohy varianta A

Datum: Projekt: Využití ICT techniky především v uměleckém vzdělávání Registrační číslo: CZ.1.07./1.5.00/34.

Cvičení F2070 Elektřina a magnetismus

Podpora rozvoje praktické výchovy ve fyzice a chemii

PEM - rámcové příklady Elektrostatické pole a stacionární elektrický proud

Základní zákony a terminologie v elektrotechnice

4.1.7 Rozložení náboje na vodiči

STŘÍDAVÝ PROUD POJMY K ZOPAKOVÁNÍ. Testové úlohy varianta A

FYZIKA Elektrický náboj

Obrázek 1: Schematická značka polovodičové diody. Obrázek 2: Vlevo dioda zapojená v propustném směru, vpravo dioda zapojená v závěrném směru

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

Práce v elektrickém poli Elektrický potenciál a napětí

Přehled veličin elektrických obvodů

Fyzikální vzdělávání. 1. ročník. Učební obor: Kuchař číšník Kadeřník. Implementace ICT do výuky č. CZ.1.07/1.1.02/ GG OP VK

JEVY NA ROZHRANÍ PEVNÉHO TĚLESA A KAPALINY

Datum: Projekt: Využití ICT techniky především v uměleckém vzdělávání Registrační číslo: CZ.1.07./1.5.00/34.

Skalární a vektorový popis silového pole

Datum: Projekt: Využití ICT techniky především v uměleckém vzdělávání Registrační číslo: CZ.1.07./1.5.00/34.

MECHANICKÉ KMITÁNÍ POJMY K ZOPAKOVÁNÍ. Testové úlohy varianta A

Základní škola národního umělce Petra Bezruče, Frýdek-Místek, tř. T. G. Masaryka 454

Laboratorní práce č. 2: Určení voltampérové charakteristiky polovodičové diody

ELEKTRICKÝ PROUD V KAPALINÁCH, PLYNECH A POLOVODIČÍCH

FYZIKA, OPTIKA, OPTICKÁ ZOBRAZENÍ

ROVNOMĚRNĚ ZRYCHLENÝ POHYB, ZPOMALENÝ POHYB TEORIE. Zrychlení. Rychlost

soustava jednotek SI, základní, odvozené, vedlejší a doplňkové jednotky, násobky a díly jednotek, skalární a vektorové veličiny

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

Název: Měření magnetického pole solenoidu

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

Vzdělávací materiál. vytvořený v projektu OP VK CZ.1.07/1.5.00/ Anotace. Ohmův zákon II VY_32_INOVACE_F0205. Fyzika

SBÍRKA ŘEŠENÝCH FYZIKÁLNÍCH ÚLOH

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

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

FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM FJFI ČVUT V PRAZE. Úloha 1: Kondenzátor, mapování elektrického pole

FYZIKA Střídavý proud

Zavádění inovativních metod a výukových materiálů do přírodovědných předmětů na Gymnáziu v Krnově. 07_1_Elektrický náboj a elektrické pole

3.1 Magnetické pole ve vakuu a v látkovén prostředí

Název: Měření napětí a proudu

STRUKTURA A VLASTNOSTI PLYNŮ POJMY K ZOPAKOVÁNÍ. Testové úlohy varianta A

Elektrostatické pole Coulombův zákon - síla působící mezi dvěma elektrickými bodovými náboji Definice intenzity elektrického pole Siločáry

ÚVODNÍ POJMY, VNITŘNÍ ENERGIE, PRÁCE A TEPLO POJMY K ZOPAKOVÁNÍ. Testové úlohy varianta A

Elektřina a magnetizmus - elektrické napětí a elektrický proud

ELEKTROMAGNETISMUS ELEKTRO MAGNETISMUS

Název: Měření nabíjecí a vybíjecí křivky kondenzátoru v RC obvodu, určení časové konstanty a její závislosti na odporu

Věra Keselicová. květen 2013

Základní škola národního umělce Petra Bezruče, Frýdek-Místek, tř. T. G. Masaryka 454

FUNKCE NEPŘÍMÁ ÚMĚRNOST A LINEÁRNÍ LOMENÁ FUNKCE

Elektrické vlastnosti látek

Výukový materiál zpracován v rámci projektu EU peníze školám

7 Gaussova věta 7 GAUSSOVA VĚTA. Použitím Gaussovy věty odvod te velikost vektorů elektrické indukce a elektrické intenzity pro

Elektrické a magnetické pole zdroje polí

Theory Česky (Czech Republic)

KRUŽNICE, KRUH, KULOVÁ PLOCHA, KOULE

Elektřina: Elektrostatika: Elektrostatika: Elektrostatika: Analogie elektřiny s mechanikou: Elektrostatika: Souvislost a analogie s mechanikou.

Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Magnetizmus. Název: Autor:

Digitální učební materiál

Rozložení náboje na tělese. Plošná hustota náboje. Tematický celek: Elektrický náboj. Úkol:

Elektřina. Elektrostatika: Elektrostatika: Elektrostatika: Analogie elektřiny s mechanikou: Elektrostatika: Souvislost a analogie s mechanikou.

UNIVERZITA PARDUBICE FAKULTA CHEMICKO-TECHNOLOGICKÁ. Ústav aplikované fyziky a matematiky ZÁKLADY FYZIKY II

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

Rezistor je součástka kmitočtově nezávislá, to znamená, že se chová stejně v obvodu AC i DC proudu (platí pro ideální rezistor).

Digitální učební materiál

Název: Polovodiče zkoumání závislosti odporu termistoru a fotorezistoru na vnějších podmínkách

Fyzikální praktikum FJFI ČVUT v Praze

Název projektu: EU peníze školám. Základní škola, Hradec Králové, M. Horákové 258

Vzdělávací materiál. vytvořený v projektu OP VK. Název školy: Gymnázium, Zábřeh, náměstí Osvobození 20. Číslo projektu: CZ.1.07/1.5.00/34.

Elektrostatika _Elektrický náboj _Elektroskop _Izolovaný vodič v elektrickém poli... 3 Izolant v elektrickém poli...

JADERNÁ ELEKTRÁRNA - PRINCIP

Vzdělávací materiál. vytvořený v projektu OP VK CZ.1.07/1.5.00/ Anotace. Ohmův zákon I VY_32_INOVACE_F0204. Fyzika

Digitální učební materiál

Vzdělávací materiál. vytvořený v projektu OP VK CZ.1.07/1.5.00/ Anotace. Výpočty v elektrických obvodech VY_32_INOVACE_F0208.

Transkript:

Gymnázium, Brno, Elgartova 3 GE - Vyšší kvalita výuky CZ.1.07/1.5.00/34.0925 III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Téma: Elektřina a magnetismus

Autor: Název: Alena Škárová Vodič a izolant v elektrickém poli, kapacita vodiče Datum vytvoření: 31. 10. 2013 Cílová skupina: Vzdělávací obor: Střední školy Fyzika

Anotace: Tento učební materiál se zabývá chováním vodiče a izolantu v elektrickém poli, dále pak následuje kapacita vodiče. Všechny pojmy jsou součástí tématu Elektřina a magnetismus, který je vyučován v předmětu fyzika na středních školách zpravidla ve třetím ročníku. V závěru textu jsou úkoly k procvičení. Metodické pokyny: Prostudujte chování vodiče a izolantu v elektrickém poli, dále pak kapacitu vodiče. K procvičení vyřešte úkoly, které jsou uvedeny v závěru kapitoly.

Vodič v elektrickém poli Vložením kovového vodiče do elektrického pole o intenzitě E volné elektrony uvnitř vodiče se přesunou proti směru intenzity E jeden konec vodiče se nabije záporně, druhý kladně na obou koncích vodiče se indukuje elektrický náboj = indukovaný náboj. E

Elektrostatická indukce = vznik indukovaného náboje na povrchu vodiče, tj. přemístění volných nosičů náboje v izolovaném vodiči působením vnějšího elektrického pole. Plošná hustota elektrického náboje je dána: kde: Q... velikost náboje, který je rovnoměrně rozmístěn na ploše S Jednotka: C.m -2 σ = Q S

Na povrchu vodivé koule o poloměru R je plošná hustota: σ = Q 4 π R 2 Plošná hustota elektrického náboje na povrchu vodiče je přímo úměrná velikosti intenzity elektrického pole při vnějším povrchu vodiče: σ =ε E Plošná hustota roste se zakřivením povrchu na hrotech a hranách může hustota i intenzita vnějšího elektrického pole dosahovat vysokých hodnot.

Izolant v elektrickém poli Izolant (dielektrikum) nemá volné elektrony. Vlivem vnějšího elektrického pole se elektrony nasměrují podle intenzity elektrického pole a vytvoří elektrické dipóly orientované ve směru intenzity polarizace dielektrika. E e E i E E e E i

E e... intenzita vnějšího elektrického pole E i... intenzita elektrického pole uvnitř dielektrika E... intenzita výsledného elektrického pole uvnitř dielektrika E = E e E i Protože E e > E i E má stejný směr jako E e, ale její velikost je menší. Pak zeslabení velikosti intenzity E je relativní permitivita ε r : ε r = E e E

Kapacita vodiče Nabije-li se elektrický vodič kladným elektrickým nábojem Q, získá vzhledem k Zemi elektrický potenciál φ e, resp. elektrické napětí U = φ e φ 0 = φ e (potenciál Země φ 0 = 0). Měřením elektrického náboje Q a potenciálu φ e se zjistilo, že mezi oběma veličinami platí vztah přímé úměrnosti: Q e = C φ e resp. Q = C U kde: konstanta úměrnosti C = kapacita vodiče

Kapacita vodiče vyjadřuje schopnost vodiče přijmout při dané hodnotě potenciálu φ e určitý náboj Q. Je dána: resp. C= Q ϕ e C= Q U Hlavní jednotka: farad [F] F = C V -1 Definice: Vodič má kapacitu 1 F, nabije-li se nábojem 1 C na potenciál 1 V.

Kapacita závisí na tvaru a rozměrech vodiče a na prostředí, které jej obklopuje. Pro osamělý kulový vodič o poloměru R platí ve vakuu (a přibližně i ve vzduchu) vztahy: ϕ = 1 4 π ε 0 Q R Q=4π ε 0 Rϕ Kapacita kulového vodiče pak je: C=4 π ε 0 R

Úkoly: 1. Určete plošnou hustotu elektrického pole náboje na povrchu kovové koule o poloměru 10 cm, je li na něm rovnoměrně rozmístěn náboj 1 µc. 2. Naše Země představuje záporně nabitou kouli o velikosti náboje 0,58 C. Určete plošnou hustotu náboje na Zemi. Jakou intenzitu má elektrické pole v těsné blízkosti Země? 3. Na jaký potenciál se nabije vodič, který má kapacitu 20 pf a náboj 1 µc?

4. Určete plošnou hustotu elektrického náboje na povrchu kulového vodiče, je-li velikost intenzity elektrického pole při povrchu vodiče umístěného v petroleji 2,3.10 5 V.m -1. Relativní permitivita petroleje je ε r = 2. 5. Určete kapacitu osamocené koule o poloměru 9 cm. Na jaký elektrický potenciál se vzhledem k Zemi koule nabije nábojem 1 μc? Určete potenciál ve vzdálenosti 15 cm od povrchu koule a napětí mezi povrchem koule a daným bodem.

Řešení: 1. Plošná hustota elektrického pole náboje je 8 μc.m -2. 2. Plošná hustota náboje na Zemi je 1,13.10-15 C.m -2, elektrické pole má intenzitu 1,28.10-4 V.m -1. 3. Vodič se nabije na potenciál 50 kv. 4. Plošná hustota elektrického náboje je 4 μc.m -2. 5. Kapacita koule je 10 pf, koule se nabije na potenciál 100 kv. Ve vzdálenosti 15 cm od povrchu koule je potenciál 60 kv a napětí mezi daným bodem a povrchem koule je 40 kv.

Použitá literatura 1.LEPIL, Oldřich; ŠEDIVÝ, Přemysl. Elektřina a magnetismus. Fyzika pro gymnázia. Praha: Prometheus s.r.o, 2003, ISBN 80-7196-202-3. 2.SVOBODA, Emanuel a kol. Přehled středoškolské fyziky. Praha: Státní pedagogické nakladatelství, 1991, ISBN 80-04-22435-0. Pokud není uvedeno jinak, jsou uvedené obrázky vlastním dílem autorky, vytvořené v programu LibreOffice Impress.