Elektrický náboj a elektrické pole

Elektrický náboj a elektrické pole

Základní pojmy

Elektromagnetická interakce

• Jeden ze základních druhů vzájemného působení (interakce) mezi hmotnými objekty

• Uskutečňuje se mezi elektricky nabitými tělesy nebo částicemi prostřednictvím elektromagnetického pole

Elektromagnetického pole

• Vzájemná interakce mezi elektricky nabitými tělesy

Elektrické pole

• Část pole elektromagnetického

Elektrostatické pole

• Uskutečňuje se, pokud jsou tělesa elektricky nabita a nacházejí se ve vztažné soustavě v klidu

• Je časově neproměnné = stacionární

• Elektrostatika vyšetřuje vlastnosti interakce nabitých těles, která jsou v inerciální vztažné soustavě v klidu

Elektrický náboj Q

• Skalární veličina, která charakterizuje vlastnost těles (částic) vstupovat do elektromagnetické interakce

• Druhy:

  • Kladný

    • Vzniká např. na skle třeném kůží

  • Záporný

    • Vzniká např. na jantaru třeném srstí

• Jednotka – coulomb – C

• Náboj 1 C projde průřezem vodiče za 1 s při proudu 1 A (A = základní jednotka SI)

• 1 C = 1 As (ampérsekunda)

• Elementární částice – stálí nositelé elektrického náboje

  • Nejmenší stabilní částice s elektrickým nábojem

    • Protony - kladný

    • Elektrony - záporný

      • Velikost náboje protonů a neutronů je stejná, avšak liší se znaménkem

• Elementární náboj e

  • Název pro náboj elektronu a protonu

  • e = 1, 602 .10 − 19C

  • Elektrický náboj jakéhokoliv tělesa je roven celistvému násobku elementárního náboje

• Pokud je těleso elektricky neutrální, obsahuje stejný počet kladných a záporných elementárních nábojů protonů, neutronů

• Porušíme-li neutrálnost tělesa (atomu, molekuly) nazýváme těleso elektrovaným – nabitým

• Těleso lze elektrovat různými způsoby:

  • Dotyk, indukce,…

• Zákon zachování elektrického náboje:

• Algebraický součet elektrických nábojů se v izolované soustavě nemění

Vodiče

• Látky, ve kterých se vyskytují volné částice s elektrickým nábojem elektrony, ionty

• Mohou přenášet elektrický náboj v tělese

Nevodiče – izolanty, dielektrika

• Látky, ve kterých jsou částice s el. nábojem pevně vázány

Elektrostatické silové působení a Coulombův zákon

Elektrická síla Fe

• Je míra interakce mezi elektricky nabitými tělesy

• Druhy:

  • Odpudivé mají-li nabitá tělesa náboj souhlasného znaménka

  • Přitažlivé mají-li nabitá tělesa náboj opačného znaménka

• Velikost elektrické síly v případě bodových nábojů vyjadřuje Coulombův zákon

  • Bodové náboje – rozměry elektrovaných těles jsou zanedbatelně malé ve srovnání s jejich velikostí

• $\mathbf{F}_{\mathbf{e}}\mathbf{= k\ .\ }\frac{\left| \mathbf{Q}_{\mathbf{1}} \right|\mathbf{\text{\ .\ }}\left| \mathbf{Q}_{\mathbf{2}} \right|}{\mathbf{r}^{\mathbf{2}}}$

• Coulombův zákon vyjadřuje vztah mezi elektrickým nábojem a elektrickou silou formálně je podobný Newtonovu gravitačnímu zákonu

• k …konstanta úměrnosti → pro vakuum k = 9 . 109 N.m2.C − 2