Registrační číslo: CZ.1.07/1.5.00/ Název projektu: EU peníze středním školám Gymnázium a Střední odborná škola, Podbořany, příspěvková organizace Šablona: III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Sada: Elektřina a magnetismus Ověření ve výuce Třída: SeptimaDatum: DIGITÁLNÍ UČEBNÍ MATERIÁL zpracovaný v rámci projektu Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Ing. Jiří Truhlář. Dostupné z Metodického portálu ISSN Provozuje Národní ústav pro vzdělávání, školské poradenské zařízení a zařízení pro další vzdělávání pedagogických pracovníků (NÚV).

TÉMA: Elektrický náboj PŘEDMĚT: fyzika KLÍČOVÁ SLOVA: elektron, proton, náboj JMÉNO AUTORA: Ing. Jiří Truhlář

Metodický pokyn: - určeno pro výuku fyziky na SŠ (dle zařazení v ŠVP) - zahrnuje: 1. výklad učiva 2. cvičení – příklady 3. obrazová část

Elektrický náboj

Elektrický náboj a jeho vlastnosti Jednotkou elektrického náboje je coulomb, značka C. Elektrický náboj nepatří mezi základní veličiny SI. Náboj jednoho coulombu projde průřezem vodiče při proudu jednoho ampéru za jednu sekundu. Jednotka coulomb je odvozena od základní jednotky elektrického proudu, kterou je ampér.

Elementární náboj má velikost e  1, C Náboj při školních pokusech se vyjadřuje v nanocoulombech a mikrocoulombech. (1 nC = C, 1 μC = C) Elektrický náboj elektronu je – e. Elektrický náboj protonu je + e. Látky rozdělujeme na vodiče a izolanty. V některých materiálech jsou elektrony pevně vázány na jednotlivé atomy – izolanty. Naproti tomu v kovech se elektrony snadno odpoutávají – vodiče.

Zákon zachování elektrického náboje: Celkový elektrický náboj se vzájemným zelektrováním v izolované soustavě těles nemění.

Příklady 1) Novodurová tyč získala třením elektrický náboj –40 μC. Kolik volných elektronů přešlo na její povrch? 2) Jak velkou elektrickou silou působí na sebe ve vakuu dvě kuličky ze vzdálenosti 10 cm, má-li každá z nich elektrický náboj 2 μC?

Nápověda 1) Q = -40 μC = 2 × 10 –6 C, e = 1,6 × 10 –19 C; n = ? 2) Q = 2 μC = 2 × 10 –6 C r = 10 cm = 0,1 m k = 8, N. m 2. C -2

Příklady 3) Jak velkou elektrickou silou se navzájem odpuzují dva protony v jádře atomu helia, je-li jejich vzdálenost 10 –14 m? 4) Kolik elementárních nábojů odpovídá náboji 2 μC?

Nápověda 3) Q = 1, C r = 10 –14 m k = 8, N. m 2. C -2 4) Q = 2 μC = 2 × 10 –6 C, e = 1,6 × 10 –19 C; n = ?

Coulombův zákon Velikost elektrických sil, kterými na sebe působí dva bodové náboje, je přímo úměrná absolutní hodnotě součinu jejich velikostí a nepřímo úměrná druhé mocnině jejich vzdálenosti.

Konstanta úměrnosti k závisí na prostředí, ve kterém se náboje nacházejí. Pro vakuum má hodnotu: k = 8, N. m 2. C -2 Konstantu lze vyjádřit ve tvaru, kde ε 0 je permitivita vakua.

Relativní permitivita látek Hodnoty relativních permitivit pro různé látky najdeme v tabulkách. ε r vzduch (suchý) 1, voda 81,6 keramika (umělá) až 100 olej (transformátorový) 2,2 parafin 2,0–2,2 Papír (parafinovaný) 3,5–6,0 petrolej 2,1 porcelán 6,0 sklo 5,0–16 slída 5,0–8,0

Obr. 1 Slída

Obr. 2 Elektrony a jádro

Nabití duté vodivé koule (přesun náboje dovnitř koule) Obr. 3

Charles-Augustin de Coulomb Obr. 4

ZDROJE: Obr. 1: LUNA04. [cit ]. Dostupný pod licencí Creative Commons na WWW: Obr. 2: MGA73bot. [cit ]. Dostupný pod licencí Creative Commons na WWW: Obr. 3: [cit ]. Dostupný pod licencí Public domain na WWW: Obr. 4: [cit ]. Dostupný pod licencí Public domain na WWW: