Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky. Gymnázium, Havířov-Město, Komenského 2, p.o Tato prezentace.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky. Gymnázium, Havířov-Město, Komenského 2, p.o Tato prezentace."— Transkript prezentace:

1 Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky. Gymnázium, Havířov-Město, Komenského 2, p.o Tato prezentace vznikla na základě řešení projektu OPVK, registrační číslo: CZ.1.07/1.1.24/ s názvem „PODPORA CHEMICKÉHO A FYZIKÁLNÍHO VZDĚLÁVÁNÍ NA GYMNÁZIU KOMENSKÉHO V HAVÍŘOVĚ“ P1 - ELEKTRICKÝ NÁBOJ A ELEKTRICKÉ POLE I SOUBOR PREZENTACÍ FYZIKA PRO III. ROČNÍK GYMNÁZIA Mgr. Alexandra Bouchalová

2 ELEKTRICKÝ NÁBOJ A ELEKTRICKÉ POLE I  Elektrický náboj a jeho vlastnosti  Coulombův zákon  Elektrické pole a jeho intenzita  Práce v elektrickém poli  Elektrický potenciál  Elektrické napětí Elektrický náboj a elektrické pole I 2

3 Elektrický náboj a jeho vlastnosti Elektrický náboj a elektrické pole I 3 Obr. 1 – blesk – elektrický výboj 1 Obr. 2 – elektrování těles 2 Obr. 3 – ebonitová tyč a liščí ohon 3 Obr. 4 – elektroskop 4

4 Elektrický náboj a jeho vlastnosti  Specifické jevy vyvolané působením elektrického náboje označuje slovo elektřina.  Odvozuje se od řeckého elektron = jantar, na němž byly již ve starověku pozorovány silové účinky statické elektřiny. Elektrický náboj a elektrické pole I 4

5 Elektrický náboj a jeho vlastnosti  Statická elektřina je označení pro jevy způsobené nashromážděním elektrického náboje na povrchu různých těles a předmětů a jejich výměnou při vzájemném kontaktu.  Každý z elektrických jevů je projevem určitého množství elektrického náboje. Elektrický náboj a elektrické pole I 5

6 Elektrický náboj a jeho vlastnosti  Elektrický náboj je skalární fyzikální veličina.  Náboj charakterizuje elektrické vlastnosti těles.  Přítomnost elektrického náboje je nutná pro vznik elektrického nebo magnetického pole.  Je vázán na elementární částice.  Elektrický náboj vzniká při elektrování těles. Elektrický náboj a elektrické pole I 6

7 Elektrický náboj a jeho vlastnosti  Přímý dotyk  Elektrostatická indukce  Tření  Elektromagnetická indukce  Pyroelektrický jev  Termoelektrický jev  Ionizace  Piezoelektrický jev  Fotoelektrický jev  Chemicky Elektrický náboj a elektrické pole I 7 Způsoby elektrování těles

8 Elektrický náboj a jeho vlastnosti Elektrický náboj a elektrické pole I 8 Při tření novodurové tyče kusem látky vzniká • na tyči záporný náboj, • na látce kladný náboj.

9 Elektrický náboj a jeho vlastnosti Elektrický náboj a elektrické pole I 9  Dotkne-li se záporně zelektrovaná tyč vodivé části elektroskopu, část záporného náboje tyče se přemístí na elektroskop.

10 Elektrický náboj a jeho vlastnosti Elektrický náboj a elektrické pole I 10  Lidské tělo je vodivé.  Dotkneme-li se nabitého elektro- skopu, odvedeme náboj do země a výchylka elektroskopu zanikne.

11 Elektrický náboj a jeho vlastnosti  Některá zelektrovaná tělesa se přitahují, jiná odpuzují.  Pro popis elektrických jevů proto zavádíme dva druhy elektrického náboje.  Dohodou byl jeden druh označen jako kladný, druhý jako záporný. Elektrický náboj a elektrické pole I

12 Elektrický náboj a jeho vlastnosti Elektrický náboj a elektrické pole I 12  Silové působení elektricky nabitých těles je závislé na velikosti jejich nábojů, která je vždy násobkem velikosti elementárního náboje. + + F -F + F -F +  Souhlasné náboje se odpuzují.  Nesouhlasné náboje se přitahují.

13 Elektrický náboj a jeho vlastnosti Elektrický náboj a elektrické pole I 13 Obr. 5 – atom Obr. 6 – kation Obr. 7 – anion Rozlišujeme dva druhy elementárních nábojů:  záporný náboj –e elektronů, které vytvářejí atomové obaly,  kladný náboj +e protonů, které tvoří spolu s neutrony atomová jádra. elektron proton neutron

14 Elektrický náboj a jeho vlastnosti  Elementární náboj má velikost e = 1, C  Značka - C  Jednotka - coulomb Elektrický náboj a elektrické pole I 14. Náboj jednoho coulombu projde průřezem vodiče při proudu jednoho ampéru za jednu sekundu.

15 Elektrický náboj a jeho vlastnosti Elektrický náboj a elektrické pole I 15  V elektricky neutrálních tělesech je počet záporných i klad- ných elementárních nábojů stejný. Jejich účinek se navenek ruší.  Při zelektrování těles přechází malá část elektronů z jednoho tělesa na druhé. Jedno těleso, které má nedostatek elektro- nů, je nabito kladně.  Druhé těleso s nadbytečnými elektrony je nabito záporně.

16 Elektrický náboj a jeho vlastnosti Zákon zachování elektrického náboje: Elektrický náboj a elektrické pole I 16 Celkový elektrický náboj se při vzájemném zelektrování těles nemění. Látky dělíme na:  vodiče - dostatek volných elektronů  Izolanty - elektrony jsou k atomu pevně vázány

17 Coulombův zákon • Každá dvě elektricky nabitá tělesa na sebe vzájemně silově působí. Elektrický náboj a elektrické pole I 17 r -- -F e FeFe Q1Q1 Q2Q2 • Jsou-li rozměry těchto těles zanedbatelné se vzdálenostmi mezi nimi, pak hovoříme o bodových nábojích. • Síly, kterými na sebe vzájemně působí jsou stejně velké, opačně orientované a nazývají se elektrostatické neboli elektrické. Značíme F e. r2r2 -- -F e2 F e2 Q1Q1 Q2Q2 Q3Q3 Q4Q4 F e3 - F e3 - - r2r2

18 Coulombův zákon • V roce 1784 prováděl francouzský fyzik Charles-Augustin de Coulomb pokusná měření. Elektrický náboj a elektrické pole I 18 r -- -F e FeFe Q1Q1 Q2Q2 • Cílem bylo nalézt vztah mezi elektrickou silou, velikostmi náboje zelektrovaných těles a jejich střední vzdáleností. • Na základě pokusů vyslovil zákon, který se na jeho počest nazývá Coulombův. Velikost elektrických sil, kterými na sebe vzájemně působí dva bodové náboje, je přímoúměrná absolutní hodnotě součinu jejich velikostí a nepřímoúměrná druhé mocnině jejich vzdálenosti Q1Q1 Q2Q2 =. r 2 FeFe k

19 Coulombův zákon Elektrický náboj a elektrické pole I 19 k • konstanta úměrnosti,   je absolutní permitivita prostředí  r   • závisí na látkovém prostředí = dielektriku, ve kterém se náboj nachází • ve vakuu má hodnotu •

20 Coulombův zákon Elektrický náboj a elektrické pole I 20 • Je formálně podobný Newtonově gravitačnímu zákonu, • Liší se tím, že gravitační síla může být jen přitažlivá. • Síla elektrická je přitažlivá i odpudivá. • Rozdílné jsou i hodnoty konstant k a  v soustavě SI.

21 Coulombův zákon Elektrický náboj a elektrické pole I 21 Takže platí:  r • relativní permitivita daného prostředí • pro vakuum je  r = 1 • pro vzduch je  r = 1,00060

22 Elektrické pole Elektrický náboj a elektrické pole I 22 • Každá částice s nábojem vytváří kolem sebe elektrické pole. • Prostřednictvím těchto polí částice mezi sebou vzájemně interagují. • Jak takové pole popsat? + -

23 Elektrické pole Elektrický náboj a elektrické pole I 23 • Mějme bodové náboje q v elektrickém poli bodového náboje Q Q q q q q q F1F1 F2F2 F3F3 F4F4 F5F5 • Na všechny tyto náboje působí v různých vzdálenostech od náboje Q různě velké elektrické síly. • Změní-li se velikost náboje q, změní se také velikost síly F, kterou na sebe náboje q a Q působí. F6F6 r 2 F e ≈ |Q·q|

24 Elektrické pole Elektrický náboj a elektrické pole I 24 • Je zřejmé, že síla, vzhledem k tomu, že závisí nejen na vzdálenosti, ale i na velikosti a druhu náboje částice v poli, není vhodná veličina k popisu elektrického pole. • Zavedeme proto novou fyzikální vektorovou veličinu, která se nazývá intenzita elektrického pole E Q q q q q F1F1 F2F2 F4F4 F5F5 • Intenzita elektrického pole je charakteristická pro dané místo a není závislá na velikosti náboje q vloženého do elektrického pole. - F7F7 E5E5 E2E2 E4E4 E1E1

25 Intenzita elektrického pole Elektrický náboj a elektrické pole I 25 E • vektorová fyzikální veličina • odvozená jednotka SI: [E] = N·C -1 q E = F e Velikost intenzity elektrického pole je v daném místě číselně rovna velikosti elektrostatické síly, která by působila na náboj q = 1 C. Její směr je dán směrem elektrostatické síly působící na kladný náboj. + E - E

26 Elektrické pole Elektrický náboj a elektrické pole I 26 q E = F e = 1 4    r · |Q·q| q ·r 2 • Intenzita v okolí bodového elektrického náboje r 2 4    r E = 1 · |Q|

27 Zobrazení elektrického pole Elektrický náboj a elektrické pole I 27 • Pokud zobrazujeme el. pole bodového náboje pomocí vektoru elektrické intenzity E, obrázek působí nepřehledně a příliš nevypovídá o povaze elektrického pole. + • Zavedeme nový pojem siločára. • Orientace siločáry odpovídá směru orientace elektrické intenzity. Siločárový model EP Vektorový model EP Q q

28 Zobrazení elektrického pole Elektrický náboj a elektrické pole I 28 • Siločára elektrického pole je prostorová orientovaná křivka, jejíž tečna v každém bodě udává směr intenzity elektrického pole. • Orientace je shodná s orientací elektrické intenzity. • Směřuje vždy od kladného náboje k zápornému. E siločára tečna E´

29 Typy elektrických polí Elektrický náboj a elektrické pole I 29 + • Radiální = centrální • Vzniká kolem bodového náboje nebo stejnoměrně nabité koule. • Siločáry jsou přímky procházející bodovým nábojem (středem koule). Q • Orientace je vždy od kladného náboje.

30 Typy elektrických polí Elektrický náboj a elektrické pole I 30 …respektive k zápornému náboji… -

31 Typy elektrických polí Elektrický náboj a elektrické pole I 31 • Homogenní pole vzniká mezi opačně nabitými rovinnými deskami. + - • Intenzita má ve všech místech homogenního pole konstantní velikost i směr. • Siločáry jsou rovnoběžné, orientované od kladně nabité k záporně nabité desce

32 Typy elektrických polí Elektrický náboj a elektrické pole I 32 • Pole dvou nesouhlasných bodových nábojů + -

33 Typy elektrických polí Elektrický náboj a elektrické pole I 33 • Pole dvou souhlasných bodových nábojů - -

34 E E1E1 E2E2 Typy elektrických polí Elektrický náboj a elektrické pole I 34 • Vektor intenzity výsledného elektrického pole určíme jako vektorový součet intenzit, které by každý z bodových nábojů vytvořil samostatně. + -

35 Práce v elektrickém poli Elektrický náboj a elektrické pole I 35 • V homogenním poli působí na bodový náboj ve všech místech stejná elektrostatická síla FeFe + FeFe + FeFe + FeFe + FeFe • Posouvá-li se náboj proti směru elektrické síly, koná mechanickou práci náboj. • Posouvá-li se náboj ve směru elektrické síly, konají práci elektrické síly. + FeFe d q A B • Při přemístění náboje z bodu A do bodu B po dráze d vykoná elektrická síla F e práci W. W = F e · d = q·E·d

36 Práce v elektrickém poli Elektrický náboj a elektrické pole I 36 W • nezávisí na trajektorii, kterou náboj opíše při přesunu z bodu A do bodu B • závisí na • velikosti přeneseného náboje q • velikosti intenzity E • vzdálenosti d bodů A, B W = F e · d = q·E·d

37 Elektrické napětí Elektrický náboj a elektrické pole I 37 • Každá dvojice bodů A, B elektrického pole je charakterizována hodnotou mechanické práce W AB, kterou je nutno vykonat při přenesení bodového náboje q z jednoho bodu do druhého. U AB = W AB q • Podíl této práce a velikosti bodového náboje q nazýváme elektrické napětí U AB • Jednotka napětí J·C -1 = V (volt) • Urči rozměr jednotky 1V.

38 Elektrické napětí Elektrický náboj a elektrické pole I 38 U • nezávisí na velikosti přenášeného náboje • nezávisí na tvaru trajektorie • v homogenním elektrickém poli je dáno vztahem: U = = = E d W q E d q

39 Elektrické napětí Elektrický náboj a elektrické pole I 39 • Odtud dostáváme další vztah pro intenzitu elektrického pole E: • [E] = V.m -1 (volt na metr) • Je shodná s jednotkou [E] = N.C -1 E = U d

40 Potenciální energie E p Elektrický náboj a elektrické pole I 40 • E p bodového náboje závisí na jeho poloze v elektrickém poli. • Za místo s E p = 0 volíme zemi a tělesa s ní vodivě spojená. • Při pohybu náboje • ve směru působení elektrické síly se jeho E p zmenšuje, • proti elektrické síle se E p zvětšuje.

41 Potenciální energie E p Elektrický náboj a elektrické pole I 41 • E p bodového náboje v bodě A elektrického pole je rovna práci, kterou musíme vykonat při přemístění náboje z místa s E p = 0 do daného bodu A. A 

42 Potenciální energie E p Elektrický náboj a elektrické pole I 42 A B q FeFe   • Práce vykonaná elektrickou silou při přesunu náboje z A do B je rovna úbytku jeho E p : W AB = E pA – E pB U AB = W AB q  = EpEp q U AB =  1 –  2 U AB = – E pA E pB q

43 Elektrický potenciál Elektrický náboj a elektrické pole I 43 • Elektrické napětí mezi dvěma místy elektrického pole se rovná rozdílu elektrických potenciálů mezi těmito místy. • Podíl elektrostatické potenciální energie náboje v daném místě a tohoto náboje se nazývá elektrický potenciál  •  V

44 Použitá literatura Literatura LEPIL, O. Elektřina a magnetismus, fyzika pro gymnázia. Praha: Prometheus, ISBN TKOTZ,K. Příručka pro elektrotechnika. Praha: Europa-Sobotáles, ISBN HALLIDAY,D. Fyzika. Elektřina a magnetismus. Brno: VUTIUM, ISBN Obrázky  [1] -Wikipedia: the free encyclopedia [online]. Autor: Sebastien D'ARCO, licence: Creative Commons, last modified on [cit ]. Dostupné z: Commonshttp://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Lightnings_sequence_2_animation.gif  [2] - Wikipedia: the free encyclopedia [online]. Autor: Swe, licence: Creative Commons, last modified on [cit ] Dostupné z: Commonshttp://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Electroscope.jpg  [3] - Wikipedia: the free encyclopedia [online]. Autor: JMerz, licence: Creative Commons, last modified on [cit ] Dostupné z: Commonshttp://cs.wikibooks.org/wiki/Soubor:EfieldTwoOppositePointCharges.png  [4] - Wikipedia: the free encyclopedia [online]. Autor: Swe, licence: Creative Commons, last modified on [cit ] Dostupné z: Commonshttp://cs.wikibooks.org/wiki/Soubor:OswEb.png Elektrický náboj a elektrické pole I

45 Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky. Tato prezentace vznikla na základě řešení projektu OPVK, registrační číslo: CZ.1.07/1.1.24/ s názvem „PODPORA CHEMICKÉHO A FYZIKÁLNÍHO VZDĚLÁVÁNÍ NA GYMNÁZIU KOMENSKÉHO V HAVÍŘOVĚ“ SOUBOR PREZENTACÍ FYZIKA PRO III. ROČNÍK GYMNÁZIA


Stáhnout ppt "Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky. Gymnázium, Havířov-Město, Komenského 2, p.o Tato prezentace."

Podobné prezentace


Reklamy Google