ELEKTRICK╔ POLE

 

VzßjomnΘ p⌠sobenie elektrick²ch nßbojov sa uskutoΦ≥uje prostrednφctvom elektrickΘho po╛a. ElektrickΘ pole je v okolφ ka₧dΘho elektricky nabitΘho telesa a ka₧dej elektricky nabitej Φastice. ElektrickΘ pole maj· aj prot≤n a elektr≤n. ElektrickΘ pole, rovnako ako gravitaΦnΘ pole, je jednou zo zßkladn²ch foriem hmoty.

 

Elektrick² nßboj a jeho vlastnosti

 

1. Elekricky nabitΘ teleso v₧dy p⌠sobφ silou na inΘ teleso.(napr.pravφtko a papieiky)

2. Elektrick² nßboj m⌠₧eme prenßÜa¥ dotykom z jednΘho telesa na druhΘ.

3. Elektrick² nßboj je premiestnite╛n² aj v jednom telese.

ááá (Lßtky, ktorΘ ╛ahko premiest≥uj· nßboj s· vodiΦe.)

ááá (Lßtky, ktorΘ ved· nßboj ve╛mi slabo alebo v⌠bec s· nevodiΦe(izolanty))

4. Existuj· dva druhy nßbojov: kladn² a zßporn²

5. Telesa s rovnak²m nßbojom sa odpudzuj·.(++ / û û)

ááá Telesa s opaΦn²m nßbojom sa pri¥ahuj·.(+ a û)

6. Elektrick² nßboj sa dß deli¥, ale nie do nekoneΦna. Hranicou s· elektr≤ny.

7. NosiΦe elektrickΘho nßboja s· elektr≤ny(zßporn²) a prot≤ny(kladn²).

ááá V neutrßlnom at≤me prvku je nßboj vÜetk²ch prot≤nov aj elekt≤nov rovnak²

áááá t.j.:

8. at≤m-jadro-kladnΘ nßboje

ááááááááááá -elektr≤nov² obal-zßpornΘ nßboje

9. Elektr≤ny z elektr≤novΘho obalu sa m⌠₧u odp·ta¥ od jadra a vznike kladn² i≤n=kati≤n

ááá Pripojenφm jednΘho alebo viacer²ch elektr≤nov k obalu vznikne zßporn² i≤n=ani≤n

10. V at≤moch kovov elektr≤ny najviac vzdialenΘ od jadier at≤mov sa od nich ╛ahkoááááá odp·tavaj·.Vznikaj· vo╛nΘ elektr≤ny, ktorΘ tvoria v Ütrukt·re kovov elektr≤nov² plyn, ktor² sp⌠sobuje dobr· elektrick· vodivos¥ kovov. Elektrick² nßboj v kovoch ved· vo╛nΘ elektr≤ny.

11. zelektrizovanie telies-trenφm dvoch telies nastßva prechod el. nßboja z jednΘho telesa naáááá druhΘ.

12. elektrostatickß indukcia-jav, pri ktorom sa utvorφ ustßlen² stav, pri ktorom sa vo╛nΘ elektr≤ny v telese nepremiest≥uj·.

ááááá Napr.: Ke∩ priblφ₧ime elektricky nabitΘ teleso k nenabitΘmu izolovanΘmu kovovΘmu vodiΦu, vo vodiΦi nastßva pohyb vo╛n²ch elektr≤nov. Na bli₧Üej strane k nabitΘmu telesu prevlßda na izolovanom vodiΦi nßboj opaΦnΘho znamieka. Na vzdialenejÜej straneprevlßda nßboj rovnakΘho znamienka ako mß nabitΘ teleso. Rozlo₧enie el. nßboja je takΘ, ₧e vo vn·tri vodiΦa nie je ₧iadne elektrickΘ pole.Utvorφ sa ustßlen² stav. Ak vodiΦ uzemnφme, ostane nabit² indukovan²m nßbojom opaΦnΘho znamienka(viazan²m nßbojom), s·hlasn² naboj (vo╛n²)sa odvedie do Zeme.

 

Z┴KON ZACHOVANIA ELEKTRICK╔HO N┴BOJA:

V elektricky izolovanej s·stave telies je celkov² elektrick² nßboj stßly. Elektricky nßboj nemo₧no utvori¥, ani zniΦi¥.

 

 

 

 

 

 

 

SilovΘ p⌠sobenie elektrick²ch nßbojov

áááááááááááááááááááááááááááááááááááááááááá Colombov zßkon

 

Vieme, ₧e dve elektrick² nabitΘ telesß p⌠sobia na seba vzßjomn²mi prφ¥a₧livymi alebo odpudiv²mi silamy.Ked₧e prφΦinou sφl je elektrick² nßboj: naz²vaj· sa elektrickΘ sily

-bodov² nßboj-je to nßboj, pri ktorom zanedbßvame rozmery, ale nezanedbßvame jehoáááááá

ááááááááááááááááááááááááá ve╛kos¥

 

 

 

BodovΘ nßboje:

áááááááá áá

 

 

 

 

 

 

Ve╛kos¥ elektrickej sily, ktorou na seba p⌠sobia dva bodovΘ nßboje, prv²krßt zmeral Ch.Coulomb. Na zßklade meranφ vyslovil zßkon.

 

COULOMBOV Z┴KON:

Ve╛kos¥ F_e elektrickej sily F_e je priamo ·mernß s·Φinu bodov²ch nßbojov Q_1, Q_2á a nepriamo ·mernß druhej mocnine ich vzdialenosti r.

 

Fe-elektrickß sila

k-konÜtanta ·mernosti

Q₁, Q₂- elektrickΘ nßboje

r- vzdialenos¥ nßbojov

e₀- permitivita vßkua (permitivita popisuje elektrickΘ vlastnosti prostredia)

 

 

Intenzita elektrickΘho po╛a

 

ElektrickΘ pole charakterizuje fyzikßlna veliΦinaû intenzita elektricΘho po╛a E.

áááááááááááááááááááááááááááááááááááááááááááááá

ááááááááááááááááááááááááááááááááááááááááááááá á

F_e-elektrickß sila

Q┤-kladn² bodov² nßboj, ktor² sa dostal do el.po╛a

 

Intenzita(E)-mß rovnak² smer ako elektrickß sila, ktorß p⌠sobφ na kladn² bodov² nßboj v danom mieste el.po╛a

 

 

HomogΘnne elektrickΘ pole -intenzita E mß vo vÜetk²ch miestach po╛a rovnak² smer aj ve╛kos¥

-napr.: medzi dvoma rovnobe₧n²mi izolovan²mi kovov²mi plat≥ami, z ktor²ch jedna mß kladn², druhß rovnako ve╛k² zßporn² nßboj

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Radißlne elektrickΘ pole áááá -intenzita E mß smer polpriamky, ktorß vychßdza z nßboja alebo

do neho vstupuje. Smer intenzity zßvisφ od nßboja.

-         napr.: nachßdza sa v okolφ bodovΘho nßboja alebo vodiΦa v tvare gule

-         intenzita bodovΘho nßboja

ááááá (alebo vodiΦa v tvare gule)

 

SiloΦiara, ktorß prechßdza ist²m bobom elektrickΘho po╛a, je myslenß Φiara, ktorej dotyΦnica zostrojenß v tomto bode urΦuje smer intenzity elektrickΘho po╛a E.

 

Prßca v homogΘnnom elektrickom poli

 

Elektrickß sila konß prßcu, ak do elektrickΘho po╛a umiestnφme nßboj.

 

 

 

 

áááááááááááááááááááááááááááááááááááááááááááááá

 

 

 

 

 

Obr.4

Bodov² nßboj velektrickom poli mß ist· potencißlnu energiu. Ke∩ konaj· sily elektrickΘho po╛a prßcu, nastßva zmena tejto energie.

Elektrickß potencißlna energia E_p nßboja Q┤ v istom mieste elektricΘho po╛a je urΦenß prßcou, ktor· vykonß elektrickß sila pri premiestnenφ danΘho nßboja z danΘ ho miesta na povrch Zeme (nezßvisle od trajekt≤rie).

áááááááááááááááááááááááááááááááááááááááááááááááááááááááááá E_p =W

 

Elektrick² potencißl

 

 

Elektrick² potencißl v danom bode po╛a definujeme ako podiel elektrickej potencißlnej energie kladnΘho elektrickΘho nßboja Q┤ v tomto bode a ve╛kosti tohto nßboja.

 

áááááááááááááááááááááááááááááááááááááááááááááááááááááááááááááááááá

V homogΘnnom poli mß medzi dvoma rovnobe₧n²mi vodiv²mi plat≥ami mß kladne nabitß plat≥a vzh╛adom na uzemnen· plat≥u potencißl:

 

áááááááááááááááááááááááááááááááááááááááááááááááááááááááááá

Mno₧iny bodov elektrickΘho po╛a s rovnak²m potencißlom sa naz²vaj· ekvipotencißlne hladiny/hladiny potencißlu.

 

HomogΘnne el.pole-ekviotencißlnymi hladinami s· plochy rovnobe₧nΘ s plat≥ami

Radißlne el.pole- ekviotencißlnymi hladinami s· s·strednΘ gu╛ovΘ plochy

 

ElektrickΘ napΣtie

 

ElektrickΘ napΣtie je absol·tna hodnota rozdielu potencißlov medzi dvoma bodmi el.po╛a.

 

áááááááááááááááááááááááááááááááááááááááááááááááááááááááááá

 

 

 

 

 

 

Rozmiestnenie elektrickΘho nßboja vo vodiΦi

 

Vo╛n² elektrick² nßboj je rozmiestnrn² len na povrchu vodiΦa. Platφ to pre dutΘ aj plnΘ vodiΦe.Vzh╛adom na rozmiesnenie el. nßboja na vodiΦi sa zavßdzaveliΦina ploÜnß hustota elektrickΘho nßboja s ako podiel ve╛kosti nßboja Q a obsahu S tej Φasti plochy, na ktorej je nßboj rovnomerne rozmiestnen².

áááááááááááááááááááááááááááááááááááááááááááááááááááááááááá

 

 

 

Podmienku rovnomernΘho rozmiestnenia nßboja spσ≥a napr.povrch kovovej gule, ktorß je izolovanß od ostatn²ch vodiΦov. PloÜnß hustota nßboja na povrchu gule je:

 

VÜeobecn· platnos¥ pre vodiΦe vo vßkuu mß vz¥ah:

 

Kapacita vodiΦa a kondenzßtor

 

Ka₧d² elektrick² vodiΦ mß vzh╛adom na hladinu nulovΘho potencißlu(uzemnen² vodiΦ so zßporn²m nßbojom) ist² potencißl. Ak² je teda vz¥ah medzi elektrick²m nßbojom Q izolovanΘho vodiΦa a jeho potencißlom j_eáá á???

Kovov· izolovan· gu╛u spojφme vodivo s jedn²m p≤lom zdroja vysokΘho napΣtia, druh² p≤l zdroja je uzemnen².Gu╛a tak zφska vzh╛adom na Zem potencißl j_eáá á, ktor² sa rovnß napΣtiu na svorkßch zdroja. MeraΦom nßboja zmieriame ve╛kos¥ nßboja Q na povrchu gule. Pokus nieko╛kokrßt opakujeme pre r⌠zne potencißly j_eáá á, teda pre r⌠zne napΣtia U pou₧itΘho zdroja. Z nameran²ch hodn⌠t zistφme, ₧e ve╛kos¥ nßboja Q na kovovej guli je priamo ·mernß potencißlu j_eáá águle. Platφ:

ááááááá aleboááá

C-kapacita vodiΦa(konÜtanta ·mernosti), ktorß charakterizuje vlastnos¥ vodiΦa

 

ááááááááááááááááááááááááááááááááááááááááááááá áááááááááááááááááááááááááááááááááá

R⌠zne vodiΦe maj· rozliΦn· kapacitu.Zßvisφ od tvaru a od prostredia, v ktorom sa vodiΦ nachßdza.

NajjednoduchÜφ kondenzßtor je plat≥ov² kondenzßtor.(obr.4)

Ke∩ je na neuzemnenej platni kondenzßtora s ve╛kos¥ou plochy S rovnomerne rozmiestnen² elektrick² nßboj Q, plat≥a mß ploÜn· hustotu elektrickΘho nßboja .Ke∩ vyjadrφme ve╛kos¥ intenzity elektrickΘho po╛a medzi plat≥ami, ktorΘ s· od seba vo vzdialenosti d, zo vz¥ahu pre potencißl , dostaneme vz¥ah , odkia╛ pre nßboj na uzemnenej platni kondenzßtora:

áááááááááááááááááááááááááááááááááááááááááááááááááááááááááááááááááááááá áá

Pri nabφjanφ plat≥ovΘho kondenzßtora sa konß prßca. Postupn²m prenßÜanφm nßboja na jednu s platnφ kondenzßtora zvΣΦÜuje sa celkov² nßboj Q tejto pltne, Φφm sa zvΣΦÜuje aj celkovΘ napΣtie U medzi plat≥ami.

ááááááááááááááá

Tßto prßca zßrove≥ urΦuje energiu elektrickΘho po╛a nabitΘho kondenzßtora.

 

Spßjanie kondenzßtorov

 

Kondenzßtory maj· ÜirokΘ uplatnenie v oznamovacej a prφstrojovej technike. NajznßmejÜie druhy kondenzßtorov: zvitkov², keran≥mick², elektrolytick²a otoΦn² kondenzßtor s menite╛nou kapacitou.

VΣΦÜina kondenzßtorov ma hodnoty kapacφt stßle. Po₧adovanΘ hodnoty kapacφt dosahujeme r⌠znym spßjanφm kondenzßtorov. NjjednoduchÜie prφpady spojenia kondenzßtorov s·:

 

Paralelne spojenie kondenzßtorov: -vΣΦÜia uΦinnß plocha platnφ

- C=C₁+C₂

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

SΘriovΘ spojenie kondenzßtorov: -á