ELEKTŘINA

ELEKTŘINA

ELEKTRICKÝ NÁBOJ

• značka: Q

• jednotka: C (coulomb)

• náboj 1C projde vodičem za 1 s při proudu 1A → to je hodně, setkáváme se běžně s mnohem menšími náboji:

  • 1 μC = 10-6 C

  • 1 nC = 10-9 C

• náboj existuje kladný + a záporný -

• elementární náboj: e = 1,602 * 10-19 → nejmenší možný náboj elektronu (-) a protonu (+)

  • ostatní náboje jsou násobkem e

• elektricky neutrální tělesa mají + a - náboje vyrovnány

• třením těles dochází k jejich zelektrování a přechází mezi nimi část elektronů

  • těleso s nedostatkem e- je nabito kladně

  • těleso s nadbytkem e- je nabito záporně

• platí zákon zachování elektrického náboje: celkový elektrický náboj izolované soustavy se nemění

• náboj na zelektrovaném tělese určujeme pomocí elektroskopu

  • souhlasné náboje se odpuzují → vychýlení ukazatele elektroskopu

  • dotykem ruky elektroskop vybijeme

• nesouhlasné náboje + a - se přitahují

• látky se dělí na vodiče a izolanty

VODIČE

• vedou el. proud díky volným částicím s nábojem → e-, ionty

• např. kovy, grafit

IZOLANTY

• nevedou el. proud, nemají volné nosiče náboje

• v el. poli dochází k polarizaci izolantů: částice v atomech se vzájemně posouvají

• např. plasty

ELEKTRICKÁ SÍLA, COULOMBŮV ZÁKON

• elektricky nabitá tělesa na sebe navzájem působí elektrickou silou = Fe

• působením el. sil mezi tělesy v relativním klidu se zabývá elektrostatika

• uvažujeme-li 2 nabitá tělesa zanedbatelných rozměrů ve srovnání s jejich vzdáleností, hovoříme o bodových nábojích Q1 a Q2

• silové působení 2 bodových nábojů vyjadřuje Coulombův zákon:

COULOMBŮV ZÁKON

• 2 bodové náboje Q1 a Q2 se navzájem přitahují nebo odpuzují stejně velkými elektrickými silami Fe a -Fe opačného směru

$F_{e}\ = \ k \times \frac{\left| Q_{1} \times \ Q_{2} \right|}{r^{2}}$

• Q1 a Q2 = náboje

• r = relativní vzdálenost nábojů (m)

• k = konstanta úměrnosti: $k\ = \ \frac{1}{4\pi\varepsilon}$

  • ε = permitivita prostředí, ε = ε0 * εr

    • ε0 = permitivita vakua = 8,85 * 10-12 C2*N-1*m-2

    • εr = relativní permitivita

      • udává, kolikrát je větší permitivita prostředí než permitivita vakua

      • bezrozměrná veličina

      • pro vakuum: εr = 1

      • pro vzduch: εr = 1,0006

      • pro petrolej: εr ≈ 2

      • pro vodu: εr ≈ 81

• takže celý vzorec pak můžu vyjádřit takhle:

$F_{e}\ = \frac{1}{4\pi\varepsilon}\ \times \frac{\left| Q_{1} \times \ Q_{2} \right|}{r^{2}}$

ELEKTRICKÉ POLE, INTENZITA ELEKTRICKÉHO POLE

• okolo nabitého tělesa je el. pole, kde působí el. síly

• el. pole popisuje intenzita elektrického pole

  • značka: E

  • vložíme-li do el. pole zkušební náboj q, působí na něj el. síla Fe

  • vzorec: $E\ = \ \frac{F_{e}}{q}$

  • jednotka: N*C-1 = V*m-1

• směr E je stejný, jako směr Fe → od kladného k zápornému

$F_{e}\ = \frac{1}{4\pi\varepsilon}\ \times \frac{Q}{r^{2}}$