15. Elektrické pole
15. Elektrické pole
- Coulombov zákon – dva bodové náboje na seba navzájom pôsobia rovnako
veľkými elektrickými silami opačného smeru
Fe = k . Q 1 . Q 2 / r
2
- bodový náboj – hmotný bod, ktorého elektrický náboj je sústredený do
jedného bodu (rozmery zanedbávame)
- k – konštanta úmernosti
- ε –
permitivita prostredia – fyzikálna veličina charakterizujúca elektrické vlastnosti daného prostredia
- ε
0 –permitivita vákua
- ε r –relatívna
permitivita – udáva koľkokrát má dané prostredie silnejšie elektrické vlastnosti ako vákuum
ε r =
ε / ε 0
- intenzita elektrického pola – vektorová fyzikálna veličina, ktorá charakterizuje
silové pôsobenie elektrického pola na jednotkový náboj v danom mieste pola
E = Fe / Q = k . Q / r 2
[E] = V / m
- má smer rovnaký ako Fe pôsobiaca na kladný náboj
- siločiary elektrického pola – myslené čiary, ktoré graficky znázorňujú elektrické pole a dotyčnica zostrojená v ich
ľubovolnom bode určuje smer intenzity elektrického pola
- spojité čiary, ktoré začínajú v
kladnom a končia v zápornom
- vždy kolmé na povrch nabitého telesa
- pri osamotenom
náboji sa rozbiehajú do nekonečna
- homogénne elektrické pole – elektrické pole, ktoré má v každom bode
rovnaký vektor intenzity (veľkosť aj smer)
- vzniká medzi dvomi rovnobežnými nesúhlasne nabitými
platňami
- znázorňujeme ho rovnobežnými siločiarami, ktoré sú od seba navzájom rovnako
vzdialené
- radiálne elektrické pole – elektrické pole, ktorého intenzita sa so zväčšujúcou
vzdialenosťou zmenšuje (E má smer polpriamky)
- vzniká v okolí bodového náboja resp. elektricky
nabitej gule
- znázorňujeme ho lúčovitými siločiarami
- elektrický potenciál – skalárna
fyzikálna veličina, ktorá udáva prácu vykonanú elektrickým polom pri premiestnení jedného náboja z daného miesta na zem (na miesto
vodivo spojené zo zemou)
φ = W / Q [φ] = V
- 1V – potenciál bodu,
z ktorého na prenesenie náboja 1C potrebujeme prácu 1J
- potenciál sa vzťahuje na konkrétny bod
- body s rovnakým potenciálom
vytvárajú ekvipotenciálne hladiny alebo plochy – sú vždy kolmé na siločiary elektrického pola
rovina guľa
- smer vektora intenzity určuje smer najrýchlejšej zmeny potenciálu
- veľkosť vektora intenzity určuje zmenu potenciálu na jeden
meter
- elektrické napätie – rozdiel potenciálov medzi dvomi bodmi elektrického pola
-
skalárna fyzikálna veličina, ktorá udáva prácu potrebnú na prenesenie jedného náboja medzi dvomi bodmi medzi, ktorými je toto napätie
U = W / Q [U] = V
- napätie medzi dvomi bodmi tej istej ekvipotenciálnej plochy je nulové (majú
rovnaký potenciál, rozdiel = 0)
- v homogénnom elektrickom poli platí : U = φ = E . d
- kapacita vodiča – konštanta úmernosti medzi veľkosťou náboja, ktorou nabíjame teleso a jeho potenciálom
C = Q / φ = Q / U
- skalárna fyzikálna veličina, ktorá udáva veľkosť náboja potrebného na
nabitie vodiča na potenciál 1V
C = ε . S / d [C] = F
- 1 Farad – je kapacita vodiča, ktorá
sa nabije nábojom 1C na potenciál 1V
- kondenzátor – sústava dvoch navzájom izolovaných
vodičov (má väčšiu kapacitu ako osamotený vodič)
- najjednoduchší je platňový
- práca potrebná na nabitie
kondenzátora na napätie sa premení na energiu elektrického pola
kondenzátory môžeme rôzne spájať a meniť tak ich
výslednú kapacitu :
1) paralelne - C = C 1 + C 2
2)
sériovo - 1 / C = 1 / C 1 + 1 / C 2
vodič v elektrickom poli –
látka, ktorá obsahuje veľké množstvo voľných častíc s nábojom
- ak vodič nie je v elektrickom poli, javí sa ako elektricky
neutrálny (voľné častice s nábojom sú rozmiestnené rovnomerne)
- ak vodič vložíme do elektrického pola nastáva =>
- elektrostatická indukcia – jav, pri ktorom sa voľné častice s nábojom začnú usporiadane pohybovať a rozmiestnia sa na
povrchu vodiča tak, že jedna strana vodiča bude nabitá kladne, druhá záporne
- po vybratí vodiča z elektrického pola sa opäť
rozmiestnia pravidelne
- pomocou nej môžeme teleso zelektrizovať natrvalo a to tak, že teleso v elektrickom poli najskôr uzemníme
(odvedieme náboj do zeme) a potom odstránime elektrické pole => volný náboj chýba na vodiči trvalo, teda vodič je
zelektrizovaný
- izolant v elektrickom poli – látka, ktorá obsahuje veľké množstvo viazaných
častíc s nábojom (voľných minimum alebo žiadne)
- ak izolant nie je v elektrickom poli, javí sa ako elektricky neutrálny
- ak izolant vložíme do elektrického pola nastáva polarizácia dielektrika – jav ,pri ktorom sa v izolante zdeformujú
atómy v dôsledku pôsobenia elektrického pola, vytvoria sa dipóly, ktoré sa natočia do smeru vonkajšieho elektrického pola a na povrchu sa
vytvorí tenká vrstva viazaného náboja (vo vnútri sa náboje vykompenzujú) po vybratí izolantu z elektrického pola sa atómy vrátia do
pôvodného stavu
E = E e – E i
- izolant vložený do elektrického pola toto
pole zoslabí
Zones.sk – Zóny pre každého študenta