VODIČ A IZOLANT V ELEKTRICKÉM POLI

Elektrické vodiče jsou látky, které obsahují velký počet částic s nábojem, které se v nich mohou volně pohybo- vat. Tyto volné částice s nábojem jsou: - v kovových vodičích volné elektrony, - v kapalinových vodičích kladné a záporné ionty, - ve vodivých plynech elektrony a oba druhy iontů.

Kovový vodič obsahuje volné elektrony. Vodiče jsou navenek neutrální. Rozložení náboje je takové, že jejich celkový náboj je nulový.

- Vodič v elektrickém poli + - Elektrické pole způsobí přesun volných elektronů proti směru vektoru intenzity E.

- Vodič v elektrickém poli + + Protilehlé části povrchu vodiče se tak nabijí nábojem se stejnou velikostí, ale opačným znaménkem.

- Vodič v elektrickém poli + + Nově vzniklé rozložení náboje vyvolává ve vodiči elek- trické pole, které uvnitř vodiče kompenzuje vnější pole.

Elektrostatická indukce je jev, při němž se protilehlé části povrchu vodiče vloženého do elektrického pole zelektrují náboji se stejnou velikostí, ale opačným znaménkem. Takto vzniklé náboje nazýváme indukované náboje. Vysoká koncentrace nosičů náboje ve vodiči je příčinou toho, že se indukcí uvnitř vodiče vykompenzuje libovol- ně „silné“ pole. Elektrostatické indukce se proto využívá k tzv. elektro- statickému stínění - ochrana různých zařízení před vlivem elektrického pole - objekty jsou chráněny drátěnou sítí – tzv. Faradayova klec.

Dočasné elektrování tělesa elektrostatickou indukcí + + + - Elektroskop se vychýlí po přiblížení nabitého tělesa. Po oddálení tělesa výchylka elektroskopu klesne.

- Kovový prstenec mezi deskami kondenzátoru + Protilehlé strany prstence se nabijí indukovaným nábojem opačného znaménka.

- Kovový prstenec mezi deskami kondenzátoru + - Siločáry končí a začínají na vnějším povrchu prstence. Uvnitř prstence není elektrické pole.

Využití elektrostatické indukce: - elektrování kovových vodičů, - ochrana zařízení před vlivem elektrického pole: • kabely sdělovací techniky jsou v kovových obalech,

Využití elektrostatické indukce: - elektrování kovových vodičů, - ochrana zařízení před vlivem elektrického pole: • kabely sdělovací techniky jsou v kovových obalech, • sklady s výbušnými nebo hořlavými látkami jsou před účinky blesku chráněny hustou drátěnou síťkou. Faradayova klec

Izolanty neboli dielektrika obsahují stejně jako vodiče velký počet částic s nábojem, z nichž jsou složené jejich atomy anebo molekuly. Téměř všechny tyto nabité částice jsou v izolantech vázané, nemohou se v látce volně pohybovat.

- Izolant v elektrickém poli + - Působením sil vnějšího elektrického pole na izolant se nepatrně posune těžiště elektronů a protonů v atomech.

- Izolant v elektrickém poli + - Atomy nebo molekuly v izolantu se stávají elektrickými dipóly. Dipóly jsou uspořádány ve směru vektoru Ee.

- Izolant v elektrickém poli + V některých izolantech existují dipóly i bez přítomnosti elektric- kého pole – jsou však nepravidelně uspořádané. Po vložení do elektrické pole se dipóly uspořádají – tzv. Polární dielektrika.

- Izolant v elektrickém poli + - Náboje uvnitř izolantu se navzájem kompenzují. Na povrchu je vrstva s vázanými elektrickými náboji.

- Izolant v elektrickém poli + - Vrstva s vázanými elektrickými náboji je zdrojem elektrostatického pole, které původní pole zeslabí.

Popsaný jev se nazývá polarizace dielektrika. Polarizace dielektrika je důsledkem silového působení elektrického pole na kladné a záporné částice, které jsou vázány v atomech, případně v molekulách dielek- trika. Polarizací dielektrika se utvoří vnitřní elektrické pole s intenzitou Ei opačného směru, než je směr intenzity Ee vnějšího elektrického pole. Intenzita Ev výsledného pole má směr intenzity Ee a její velikost je Ev =Ee - Ei.

Intenzita výsledního pole je vždy menší než intenzita pole, které polarizaci vyvolalo. Podíl velikosti intenzit nazýváme relativní permitivita. r - je látková konstanta pro dielektrika r (destilovaná voda) = 82 Relativní permitivita r udává, kolikrát je intenzita elektrického pole v izolantu (dielektriku) menší než za jinak stejných podmínek ve vakuu.

Test 1 Elektrostatická indukce je jev, při kterém se: a) protilehlé části povrchu vodiče vloženého do elektrického pole zelektrují, b) protilehlé části povrchu dielektrika vloženého do c) protilehlé části povrchu izolantu vloženého do d) protilehlé části povrchu vodiče vloženého do elektrického pole nezelektrují. 1

Test 2 Elektrostatickou indukcí se: a) vodiče trvale zelektrují, b) vodiče dočasně zelektrují, c) izolanty trvale zelektrují, d) izolanty dočasně zelektrují. 2

Test 3 Po vložení izolantu do elektrického pole se těžiště: a) protonů a elektronů atomů izolantu přesune stejným směrem, b) protonů a elektronů atomů izolantu přesune opačným směrem, c) protonů a atomů izolantu posune ve směru intenzity elektrického pole, d) protonů a atomů izolantu posune proti směru intenzity elektrického pole. 3

Test 4 Atomy nebo molekuly v izolantu se působením sil vnějšího elektrického pole: a) navzájem přitahují, b) navzájem odpuzují, c) ionizují, d) stávají elektrickými dipóly. 4

Test 5 Vyberte správné tvrzení: a) Polarizací dielektrika se utvoří vnitřní elektrické pole s intenzitou stejného směru, jako je směr intenzity vnějšího elektrického pole. b) Polarizací dielektrika se utvoří vnitřní elektrické pole s intenzitou opačného směru, než je směr c) Polarizací dielektrika se utvoří vnější elektrické intenzity vnitřního elektrického pole. 5

Test 6 Vyberte správné tvrzení: a) Relativní permitivita r udává, kolikrát je intenzita elektrického pole v izolantu (dielektriku) větší než za jinak stejných podmínek ve vakuu. b) Relativní permitivita r udává, kolikrát je intenzita elektrického pole v izolantu (dielektriku) menší než c) Relativní permitivita r udává, kolikrát je intenzita elektrického pole ve vakuu menší než za jinak stejných podmínek v izolantu (dielektriku). 6