Náboj a elektrické pole

Náboj a elektrické pole vlastnost elementárních částic

Elektrický náboj sklo třeme hedvábím – ztratí nepatrnou část záporného náboje (= nabije se kladně) ebonit třeme kožešinou – získá nepatrný přebytek záporného náboje (= nabije se záporně)

Elektrický náboj Benjamin Franklin (1706 - 1790)

Vodiče a nevodiče vodič (izolátory, dielektrika) vodič Každý z obou konců měděné tyče může být přitahován záporně nabitým ebonitem (i kladně nabitým sklem) – uvnitř vodiče se mohou pohybovat náboje (v kovu jenom vodivostní elektrony) (Proč jejich pohyb rychle ustane?)

Charles Augustin Coulomb (1736 - 1806) Coulombův zákon Charles Augustin Coulomb (1736 - 1806) 1775 jednotky Q : coulomb [C] (permitivita vakua)

Coulombův zákon 1775 Newtonův gravitační zákon (1687) Charles Augustin Coulomb (1736 - 1806) 1775 Newtonův gravitační zákon (1687)

Princip superpozice - Musíme umět sčítat vektory ! + +

Princip superpozice (staré HRW) Jaká síla působí na náboj Q1?

(staré HRW) d

Pozn: Žádná elektrostatická soustava nábojů se neudrží ve stabilní rovnováze pouze elektrickými silami.

Důsledek princip superpozice – slupkové teorémy (Dokážeme později.)

Vlastnosti náboje: kvantování (aditivnost) J. J. Thomson (1897)

Vlastnosti náboje: zákon zachování Příklad: tvorba elektron pozitronového páru

Vlastnosti náboje

částice Co je elektron Poznámka 1 bodová (fermion /poločíselný spin/), která má hmotnost me = 9,109 383 56(11)1031 kg (2014) elektický náboj e = 1,602 176 6208(98)1019 C (2014) magnetický moment e =  9,284 764 620(57)1024 JT1 (2014) Fundamental Physical Constants (http://physics.nist.gov/cuu/Constants/index.html)

Poznámka 1 Co je elektron elektronový mikroskop difrakce vlna

Poznámka 2 Vše drží pohromadě díky elektrostatické interakci C, Ge Cu Za meziatomové síly je zodpovědná elektrostatická interakce a zákony kvantové teorie (Schrödingerova rovnice a Pauliho vylučovací princip). Cu C, Ge

Elektrický náboj: shrnutí je kladný a záporný je kvantován zachovává se v SI má jednotku „coulomb“ 1C = (1A)(1s), C = As Elektrické náboje stejných znamének se odpuzují opačných znamének se přitahují Pro elektrickou sílu platí princip superpozice.

Náboj a elektrické pole

Náboj a elektrické pole ? Q1 Q2 působení na dálku?

Elektrické pole Pole 1 náboj pole náboj První náboj budí v prostoru elektrické pole. Druhý náboj interaguje s polem (prvního náboje), ve kterém se nachází.

Elektrické pole Elektrické pole Pole 1 Pole 2 náboj pole náboj

Elektrické pole Elektrické pole V další se dozvíme, že Pole elektrické pole má energii proměnné elektrické pole je svázáno s proměnným magnetickým polem elektromagnetické pole se šíří rychlostí

Elektrické pole Elektrická intenzita definice síla působící v daném místě na bodový jednotkový náboj

Elektrické pole Elektrická intenzita

Elektrické pole Elektrické siločáry

Elektrické pole Elektrické siločáry

Elektrické pole Elektrické siločáry

Elektrické pole Elektrické siločáry ?

Elektrické pole Elektrické pole Dvě úlohy

Elektrické pole Elektrické pole Dvě úlohy Nalezneme intenzitu elektrického pole bodového náboje (Coulombův zákon) soustavy nábojů (princip superpozice) elektrického dipólu nabitého vlákna (přímého, kruhového) nabitého disku

Elektrické pole bodového náboje

Elektrické pole soustavy nábojů Princip superpozice Musíme umět sčítat vektory !

Elektrické pole soustavy nábojů Princip superpozice

Elektrické pole soustavy nábojů Princip superpozice Elektrický dipól

Elektrické pole dipólu dipólový moment

Elektrické pole dipólu na jeho ose

Elektrické pole dipólu Obecně pole dipólu klesá jako

Elektrické pole spojitě rozloženého náboje „Coulombův“ zákon Princip superpozice dQ Musíme umět integrovat !

Elektrické pole spojitě rozloženého náboje „Coulombův“ zákon Princip superpozice dQ Často lze využít symetrie problému – integrace se výrazně zjednoduší Musíme umět integrovat !

Elektrické pole přímého vlákna (1) konstatntní srov. úlohu 32 z kap. 22

Elektrické pole přímého vlákna (1) srov. úlohu 32

Elektrické pole přímého vlákna (1) srov. úlohu 32

Elektrické pole přímého vlákna (1) srov. úlohu 32

Elektrické pole přímého vlákna (1) (viz Gaussův zákon elektrostatiky)

Elektrické pole přímého vlákna (1) (Coulombův zákon)

Elektrické pole přímého vlákna (1)

Elektrické pole přímého vlákna (2)

Elektrické pole kruhového vlákna (Coulombův zákon)

Elektrické pole kruhového disku proměnná !

Elektrické pole kruhového disku proměnná (Coulombův zákon) (viz Gaussův zákon elektrostatiky) (nekonečná nabitá vrstva)

Elektrické pole Elektrické pole Dvě úlohy Náboj v elektrickém poli Dipól v elektrickém poli

Náboj v elektrickém poli

Náboj v elektrickém poli Aplikace: inkoustová tiskárna

Náboj v elektrickém poli Aplikace: inkoustová tiskárna

Náboj v elektrickém poli

Dipól v elektrickém poli molekula p (D) HF 1,91 H20 1,85 NH3 1,47 CO 0,117

Dipól v elektrickém poli moment síly působící na dipól energie dipólu v elektrickém poli

Dipól v elektrickém poli moment síly působící na dipól energie dipólu v elektrickém poli

Dipól v elektrickém poli Musíme znát skalární a vektorový součin ! moment síly působící na dipól energie dipólu v elektrickém poli

Dipól v elektrickém poli moment síly působící na dipól energie dipólu v elektrickém poli

Elektrické pole: shrnutí definice

Elektrické pole: shrnutí B náboj pole Bodový náboj poznámka: Princip superpozice

Elektrické pole: shrnutí B náboj pole Bodový náboj z Elektrický dipól

Elektrické pole: shrnutí Náboj v elektrickém poli Dipól v elektrickém poli

Náboj a elektrické pole

Náboj a elektrické pole Více o elektrickém poli

Gaussův zákon celkový náboj obklopený danou uzavřenou plochou skalární součin element plochy orientovaný vně plošný integrál přes uzavřenou plochu („Gaussovu plochu“)

Tok elektrické intenzity Philip Bliss, Man Catching Money In Butterfly Net Tok vektoru E plochou

Tok elektrické intenzity Musíme znát skalární součin !

Gaussův zákon

Gaussův zákon

Gaussův zákon obrázku

Gaussův zákon a Coulombův zákon Coulombův zákon a Gaussův zákon

Gaussův zákon a Coulombův zákon Coulombův zákon a Gaussův zákon

Gaussův zákon a Coulombův zákon Coulombův zákon a Gaussův zákon

Užití Gaussova zákona (1) Nabitý izolovaný vodič

Užití Gaussova zákona (1) Nabitý izolovaný vodič

Užití Gaussova zákona (1) Nabitý izolovaný vodič , protože hustota náboje na povrchu vodiče roste se zakřivením jeho povrchu. (Dokážeme s pomocí potenciálu.)

Užití Gaussova zákona (2) symetrie Pokud má rozložení náboje silnou symetrii (válcová, kulová, rovinná) lze snadno určit elektrické pole.

Užití Gaussova zákona: rovinná symetrie Nevodivá vrstva Tento vztah už známe

Užití Gaussova zákona: rovinná symetrie Dvě vodivé desky 1 -

Užití Gaussova zákona: válcová symetrie Nabité vlákno Tento vztah už známe

Užití Gaussova zákona: kulová symetrie Kulová slupka

pole uvnitř kulové vrstvy Užití Gaussova zákona: kulová symetrie Kulová slupka pole uvnitř kulové vrstvy pole vně kulové vrstvy

Užití Gaussova zákona: kulová symetrie Koule pole vně koule pole uvnitř koule

Gaussův zákon: shrnutí skalární součin

Gaussův zákon: shrnutí rovinná válcová kulová symetrie

Gaussův zákon: shrnutí rovinná válcová kulová symetrie Slupkové teorémy