2. část Elektrické pole a elektrický náboj

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. Izolanty neboli dielektrika mají téměř všechny nabité částice vázané, nemohou se v látce volně pohybovat.

Vodič v elektrickém poli + - Uvnitř vodiče pole indukovaných nábojů zruší původní elektrické pole. Jev se nazývá elektrostatická indukce. - + Elektrické pole způsobí přesun volných elektronů proti směru vektoru intenzity E. Protilehlé části povrchu se nabijí opačnými náboji stejné velikosti – indukované náboje.

Kovový prstenec mezi deskami kondenzátoru + -

- 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

Izolant v elektrickém poli + -

Izolant v elektrickém poli + - Jev se nazývá atomová polarizace dielektrika. Atomy nebo molekuly v izolantu se deformují – stávají se elektrickými dipóly. Náboje uvnitř izolantu se navzájem kompenzují, na povrchu tenká vrstva nábojů – vázané náboje.

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

Rozložení náboje Náboj přivedený na izolované vodivé těleso se rozloží na vnějším povrchu tělesa. V okolí kulového tělesa je radiální pole - jako kdyby náboj soustředěn jejím středu, uvnitř koule E = 0. Na nepravidelném tělese E malá v dutinách, velká E na hranách, na hrotech. „Elektrický vítr“ – ionty se souhlasným nábojem jako hrot jsou odpuzovány, okolní vzduch se ionizuje „Elektrické sršení“ – ionty opačně nabité se pohybují k hraně, neutralizují jeho náboj, ztráty ve vedení

Kapacita vodiče C Kapacita vodiče C je definována podílem náboje Q voltmetr Michael Faraday (1791-1867) anglický fyzik Kapacita vodiče C je definována podílem náboje Q izolovaného vodiče a jeho napětí U vzhledem k Zemi. Vodič má kapacitu 1 F, jestliže se nábojem 1 C nabije na potenciál 1 V.

Plošná hustota náboje Kulová plocha: Nekonečná rovina s rovnoměrně nabitým nábojem: Mezi opačně nabitými deskami: Mimo desky: E =0

Kapacita kulového vodiče Závisí na tvaru vodiče a na prostředí, v němž je vodič. 0 = 8,854.10-12 C2.N-1.m-2

Deskový kondenzátor dvě rovnoběžné navzájem izolované desky elektrické pole soustředěno mezi deskami + - Q Q

Práce při nabíjení kondenzátoru + - Práce při nabíjení nábojem Q na napětí U je graficky znázorněna obsahem vyšrafovaného trojúhelníku.

Energie elektrického pole nabitého kondenzátoru + - Celková práce při nabíjení kondenzátoru určuje energii elektrického pole nabitého kondenzátoru.

Druhy kondenzátorů: - svitkový, - keramický, - elektrolytický, - otočný s měnitelnou kapacitou.

Spojení kondenzátorů: 1. paralelní (vedle sebe) 2. sériové (za sebou). sériově spojené kondenzátory paralelně spojené kondenzátory

Paralelní spojení kondenzátorů Vzniká kondenzátor s větší účinnou plochou desek. Výsledná kapacita paralelně spojených kondenzátorů je dána součtem kapacit kondenzátorů.

Sériové spojení kondenzátorů Na deskách sériově spojených kondenzátorů je stejný elektrický náboj Q. Převrácená hodnota výsledné kapacity je rovna součtu převrácených hodnot kapacit obou kondenzátorů.