Elektrikcé pole

Elektrický náboj C, coulomb Vždy vázán na částice látky Vlastnosti: Lze jej přenášet z tělesa na těleso a i uvnitř těles Je kladný a záporný a existuje samostatně Je dělitelný až na elementární náboj (1,602.10-19 C) Volné elektrony, existence iontů Zákon zachování elektrické energie Silové působení na ostatní tělesa

Coulombův zákon 𝐹 𝑒 =𝑘 𝑄 1 𝑄 2 𝑟 2 = 1 4𝜋 𝜀 0 𝜀 𝑟 𝑄 1 𝑄 2 𝑟 2 Dva bodové elektrické náboje v klidu se navzájem přitahují nebo odpuzují stejně velkými elektrickými silami opačného směru. Velikost elektrické síly je přímo úměrná absolutní hodnotě součinu nábojů a nepřímo úměrná druhé mocnině jejich vzdálenosti. 𝐹 𝑒 =𝑘 𝑄 1 𝑄 2 𝑟 2 = 1 4𝜋 𝜀 0 𝜀 𝑟 𝑄 1 𝑄 2 𝑟 2 𝑘=9. 10 9 𝑁. 𝑚 2 . 𝐶 −2

Permitivita prostředí 𝑘= 1 4𝜋 𝜀 0 𝜀 𝑟 Permitivita vakua 𝜀 0 ≈8,854. 10 −12 𝐶 2 𝑚 −2 𝑁 −1 Relativní permitivita εr Vyjadřuje kolikrát je permitivita nějakého prostředí vyšší než u vakua pro vzduch a vakuum ~ 1, ostatní více

Intenzita elektrického pole Intenzitu elektrického pole v daném místě definujeme jako podíl síly, která působí na kladný bodový náboj a hodnoty tohoto náboje. 𝐸= 𝐹 𝑒 𝑄 0 = 1 4𝜋 𝜀 0 𝜀 𝑟 𝑄 𝑟 2 [E] = N/C = V/m

Elektrický potenciál 𝜑 𝐴 = 𝑊 𝑄 0 [ϕ] = V = J/C Elektrický potenciál v bodě elektrického pole v okolí náboje definujeme jako podíl práce, kterou vykonají síly elektrického pole při přemisťování kladného bodového náboje z uvažovaného bodu na zem a tohoto bodu. 𝜑 𝐴 = 𝑊 𝑄 0 [ϕ] = V = J/C

Elektrické napětí Elektrické napětí definujeme jako rozdíl elektrických potenciálů mezi dvěma body elektrického pole: 𝑈= 𝜑 𝐴 − 𝜑 𝐵 = 𝑊 𝑄 0 Uvažujme elektrické pole a uzemněnou desku pak můžeme psát 𝑈= 𝜑 − 𝜑 0 =𝐸𝑑

Kapacita vodiče Kapacita vodiče vyjadřuje schopnost vodiče pojmout při dané hodnotě potenciálu určitý náboj. Definujeme 𝐶= 𝑄 𝜑 = 𝑄 𝑈 [C] = F, farad Vodič má kapacitu 1F, jestliže se nabije nábojem 1C na potenciál 1V.

kondenzátory Deskový kondenzátor 𝐶= 𝜀 0 𝜀 𝑟 𝑆 𝑑 Nejjednodušší Dvě desky a mezi nimi dielektrikum 𝐶= 𝜀 0 𝜀 𝑟 𝑆 𝑑

Paralelní spojení kondenzátorů Spojujeme vedle sebe více desek, tj. roste kapacita a celková kapacita se nám tak sčítá 𝐶= 𝐶 1 +…+ 𝐶 𝑛

Sériové zapojení kondenzátorů Platí, že celkové napětí je dáno součtem napětí na jednotlivých kondenzátorech Pro celkovou kapacitu platí 1 𝐶 = 1 𝐶 1 +…+ 1 𝐶 𝑛

Elektrická energie kondenzátoru Při nabíjení kondenzátoru dochází k akumulaci energie Kondenzátor získává elektrickou energii 𝐸 𝑒 = 1 2 𝐶 𝑈 2

Při přenesení náboje 50 uC z místa nulového potenciálu na izolovaný vodič byla vykonána práce 0,2 J. Jaký potenciál má vodič vzhledem k zemi?

Mezi deskami kondenzátoru, jejichž vzdálenost je 10 cm, bylo naměřeno napětí 1000 V. Určete velikost intenzity elektrického pole a práci, kterou vykoná síla při přenesení náboje 1 uC z jedné desky na druhou desku.

Určete výslednou kapacitu kondenzátorů (obrázek), pokud platí: C1= C2 = 5 pF, C3 = 10 pF, C4 = C5 = 6 pF

19. Jak dlouho je nutné nabíjet kondenzátor na chirurgické klinice, o kapacitě 200 μF konstantním proudem 200 μA, aby výsledné napětí bylo 50 V.?