Elektrický náboj a elektrické pole

Rozložení el. náboje na nabitém tělese

• El. náboj je rozložen na povrchu nabitého tělesa

• Rozložení není rovnoměrné závisí na tvaru tělesa

• Plošná hustota náboje je největší na hrotech, hranách a jiných hodně zakřivených plochách

  • $\sigma = \frac{\mathrm{\Delta}Q}{\mathrm{\Delta}S}$

• Na kouli je náboj rozmístěn rovnoměrně

  • $\sigma = \frac{Q}{S}$

• Intenzita pole v těsné blízkosti povrchu:

  • $\mathbf{E =}\frac{\mathbf{\sigma}}{\mathbf{\varepsilon}_{\mathbf{0}}\mathbf{\varepsilon}_{\mathbf{r}}}$

• Intenzita u nabitých těles jiného tvaru je největší v okolí míst s velkou hustotou náboje hroty, hrany

Práce v elektrickém poli

• V el. poli působí na bodový náboj q elektrická síla Fe, která při přemístění náboje koná práci

• V homogenním poli lze tuto práci vyjádřit

• Při přemístění záporného náboje je práce stejná

• Práce vykonaná elektrickou silou při přemístění náboje z bodu A do bodu B závisí pouze na poloze bodů A,B, nezávisí na trajektorii

• Bodový náboj q má v elektrickém poli Ep, která závisí na jeho poloze v el. poli

  • Při pohybu náboje ve směru působení síly Fe se Ep zmenšuje

  • Při pohybu proti síle Fe se Ep zvětšuje

  • Za místo s Ep = 0 volíme zem nebo uzemněný vodič

• Ve fyzice mikrosvěta se často pro energii používá jednotka elektronvolt eV

• 1 eV je energie, která se rovná práci nutné k přemístění částice s elementárním nábojem e (např. elektronu) mezi dvěma místy el. pole, mezi kterými je napětí 1V

• 1 eV = 1,602 . 10-19 J

Elektrický potenciál

• Potenciál bodu A je také roven podílu práce potřebné k přenesení náboje z místa s nulovým potenciálem do bodu A

• El. potenciál popisuje každý bod el. pole skalární veličinou

• Hladiny potenciálu = ekvipotenciální plochy

  • Všechny body vytvářející plochy kolmé k el. siločarám mají stejný potenciál

  • Při pohybu kolmém na siločáry se nekoná práce nemění se tedy ani potenciální energie

  • Jsou rovnoběžné s deskami vytvářejícími pole

• Potenciál uzemněné desky:

• Potenciál druhé desky:

• Uvnitř nabitého vodiče je potenciál stejný jako na povrchu intenzita pole je uvnitř nulová

Elektrické napětí U

• Elektrické napětí mezi dvěma body v el. poli je rozdíl potenciálů těchto bodů

• Je rovno práci, kterou vykoná pole při přenosu jednotkového náboje z jednoho bodu do druhého

Práce vykonaná při přenosu náboje Q mezi dvěma body s napětím U:

• Platí v homogenním poli, kdy elektrická síla vykoná práci při přenosu kladného náboje z kladné na zápornou desku