Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Elektrostatické pole. Elektrostatické pole je pole, vyvolané nepohybujícím se elektrickým nábojem nebo náboji. siločaramiindukčními čarami Pole lze znázornit.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Elektrostatické pole. Elektrostatické pole je pole, vyvolané nepohybujícím se elektrickým nábojem nebo náboji. siločaramiindukčními čarami Pole lze znázornit."— Transkript prezentace:

1 Elektrostatické pole

2 Elektrostatické pole je pole, vyvolané nepohybujícím se elektrickým nábojem nebo náboji. siločaramiindukčními čarami Pole lze znázornit siločarami (též indukčními čarami). Siločáry mají v každém bodě směr síly, která by působila na kladný náboj. Souhlasné náboje se odpuzují, nesouhlasné se přitahují. V dalších částech budou probírány 2 základní uspořádání nábojů : • pole osamoceného náboje • pole mezi rovnoběžnými elektrodami

3 Pole osamoceného náboje :Pole 2 rovnoběžných elektrod : Pole má v každém bodě jiný směr nebo jinou velikost (nebo obojí) - nehomogenní pole nehomogenní pole. + + Pole má všude stejný směr a velikost (kromě okrajových oblastí) – homogenní pole homogenní pole.

4 + - + F1F1 F2F2 F vektorovým součtem Směr siločáry v daném bodě zjistíme vektorovým součtem působení jednotlivých nábojů na zkušební kladný náboj.

5 Pole popisujeme 4 veličinami.Dvě veličiny jsou skalární a dvě jsou vektorové. Dvě veličiny na prostředí nezávisí, dvě jsou na prostředí závislé. nezávislézávislé skaláry indukční tok Ψ [C] napětí U [V] vektory indukce D [C/m 2 ] intenzita E [N/C nebo V/m]

6 Každé pole chceme nějakým způsobem měřit. indukčního toku : Elektrostatické pole vzniká v okolí elektrických nábojů, proto jejich velikost využijeme k definici indukčního toku : + Q1Q1 + Q2Q2 - Q3Q3 uzavřená plocha (v prostoru) Indukční tok uzavřenou plochou je dán algebraickým součtem nábojů uzavřených v této ploše. Pozn. : Ind. tok si můžeme představit jako počet siločar vystupujících z plochy (vstupující uvažujeme záporně).

7 + Q Pole osamoceného náboje :Pole 2 rovnoběžných elektrod : S1S1 Vyberme 2 kulové plochy o různém poloměru.. Dle definice pro obě plochy platí (každá z nich je protínána stejným počtem siločar) S1S1 S2S2 S2S2 Opět dle definice pro obě plochy platí (každá z nich je opět protínána stejným počtem siločar) Q

8 Indukční tok vypovídá o celkové velikosti pole, ale nic neříká o tom, jaká je velikost pole v určitém bodě v prostoru. Tento údaj nazýváme indukce elektrostatického pole D [C/m 2 ] indukce elektrostatického pole D [C/m 2 ]. Měřítkem mohutnosti pole je velikost indukčního toku protékajícího jednotkou plochy, hustota toku v daném bodě.

9 r Při stanovení indukce v okolí bodového náboje nejprve zvolíme plochu, kde bude mít indukce D stejnou velikost. Velikost pole bude určitě klesat se vzdáleností r od náboje. + Q S r Plochou s konstantní indukcí tedy bude kulová plocha se středem v bodě, kde se nachází náboj budící pole. Plocha koule r Ve vzdálenosti r má tedy indukce velikost

10 S Q Mezi dvěma rovinnými elektrodami lze uvažovat homogenní pole. Indukční tok protéká pouze plochou, která odpovídá ploše elektrod. Pak platí

11 + F + Q Na zelený náboj působí v poli růžového náboje síla, která závisí na jeho velikosti. intenzita pole E Poměr síly a náboje zůstává konstantní a nazýváme ho intenzita pole E. Napětí jsme definovali jako práci na přenesení jednotkového náboje. Ud +

12 Elektrická pevnost E p dielektrická pevnost Elektrická pevnost E p (také dielektrická pevnost) je intenzita pole, při které dojde k elektrickému průrazu a elektrický izolant se stane vodivým. Dielektrická pevnost vybraných látek (z Wikipedie) Pro bezporuchový stav musí tedy platit E p > E

13 Intenzita pole závisí na prostředí. Mezi indukcí a intenzitou platí vztah : εpermitivita prostředí ε (epsilon) nazýváme permitivita prostředí [F/m] (F = farad) Pro vakuum platí ε o - permitivita vakua

14 Permitivitu prostředí obvykle rozepisujeme jako ε r ε r je relativní (poměrná) permitivita, která uvádí, kolikrát je permitivita prostředí větší než permitivita vakua. Převzato z Wikipedie

15 dielektrikum Izolační materiál mezi elektrodami nazýváme dielektrikum. polarizace dielektrika Při působení vnějšího pole doje k posunu vázaných nábojů v dielektriku. Tento jev nazýváme polarizace dielektrika. Čím větší ε r, tím větší je posun vázaných nábojů Relativní permitivita ε r vyjadřuje míru polarizace materiálu. Čím větší ε r, tím větší je posun vázaných nábojů.

16 E1E1 E2E2 vodivý materiál Vložíme – li vodivý materiál (materiál s volnými náboji) do el. pole, nashromáždí se v blízkosti elektrod odpovídající náboj opačného znaménka. vyruší původní pole Tento indukovaný náboj vytvoří el. pole o intenzitě E 2, které v prostoru vodivého materiálu vyruší původní pole. Faradayova klec veškeré Faradayova klec : Uzavřená kovová nádoba, která odstíní veškeré pole !

17

18 U d Q S Uvažujeme poměry v homogenním poli. Výraz nazýváme kapacita rovinného kondenzátoru.

19 Platí schopnost uspořádání elektrod Kapacita je schopnost uspořádání elektrod uchovat při přivedení napětí náboj. Kondenzátor je elektrická součástka, jejíž základní vlastností je kapacita.

20 Rovinný kondenzátor PAMATOVAT ! Další případy pro informaci : Kapacita osamocené koule Kapacita koax.kabelu Kapacita dvojvodičového vedení

21 Paralelní spojení U Q1Q1 Q2Q2 Q3Q3 Na každém kondenzátoru je stejné napětí. Celkový náboj je součtem jednotlivých nábojů. U Q Výsledná kapacita je dána součtem jednotlivých kapacit. charakter vodivosti Kapacita má charakter vodivosti !

22 +Q-Q+Q-Q+Q-Q +Q-Q U1U1 U2U2 U3U3 U U Na všech kondenzátorech je stejný náboj. Sériové spojení Převrácená hodnota výsledné kapacity je dána součtem převrácených hodnot dílčích kapacit.

23 U d S 1, Q 1 S 2, Q 2 ε r1 ε r2 Dielektrika vedle sebe Velikost kapacity : Uspořádání lze považovat za 2 paralelně spojené kondenzátory C 1 a C 2. C1C2

24 U d1d1 S ε r1 ε r2 d2d2 U1U1 U2U2 Vrstvená dielektrika Velikost kapacity : Uspořádání lze považovat za 2 sériově spojené kondenzátory C 1 a C 2. Intenzity pole jsou v jednotlivých částech v obráceném poměru permitivit ! Platí Intenzitu pole lze zjistit i z řešení sériového řazení kapacit (zjistíme napětí na jednotlivých kapacitách a následně intenzitu pole). Q

25 U Q Závislost náboje na napětí je lineární : Při zvyšování napětí roste velikost náboje v kondenzátoru. Na přivedení náboje Δq při napětí U je třeba práce ΔW=Δq.U. Sečteme – li všechny přírůstky, dostaneme vyšrafovanou plochu. V kondenzátoru je tedy nashromážděna energie Použijeme-li Q=C.U, pak platí Pro hustotu energie v 1 m 2 je Pro deskový kondenzátor platí Platí tedy


Stáhnout ppt "Elektrostatické pole. Elektrostatické pole je pole, vyvolané nepohybujícím se elektrickým nábojem nebo náboji. siločaramiindukčními čarami Pole lze znázornit."

Podobné prezentace


Reklamy Google