1. část Elektrické pole a elektrický náboj

- + Elektrický náboj Qprotonu = +e = +1,602.10-19 C 1) vyjadřuje stav elektricky nabitých těles, 2) vyjadřuje fyzikální veličinu, která je mírou tohoto stavu. [Q] = C (coulomb) Elektrický náboj je vázán na částice látky. jádro (protony, neutrony) Látka → molekuly→ atomy obal (elektrony) Elementární náboj: + - Qprotonu = +e = +1,602.10-19 C Qelektronu = -e = -1,602.10-19 C

Vlastnosti elektrického náboje Z neutrálního atomu se mohou stát ionty. kladný ion záporný ion Kladný ion vznikne odtržením elektronů z obalu. Záporný ion vznikne připojením elektronů k obalu. Elementární náboj je podle současných představ nedělitelný. Náboj je kvantován (je celistvým násobkem e). Zákon zachování náboje: Celkový náboj se v elektricky izolované soustavě nemění. Náboj nelze vytvořit ani zničit.

Elektroskop. Elektrometr. Elektricky nabité těleso působí silou na jiná tělesa. - Elektrický náboj se dotykem přenese na elektroskop, ručka a tyč se nabijí stejným nábojem a odpuzují se.

Vzájemné silové působení se uskutečňuje prostřednictvím Vzájemné silové působení elektrických nábojů Bodový elektrický náboj – bod, do něhož soustředěn veškerý náboj, jehož rozměry zanedbáme. Vzájemné silové působení se uskutečňuje prostřednictvím elektrického pole. Elektrické pole je v okolí elektricky nabitého tělesa. + - + Dvě tělesa s nesouhlasnými elektrickými náboji se navzájem přitahují. Dvě tělesa se souhlasnými elektrickými náboji se navzájem odpuzují.

Charles Augustin de Coulomb Coulombův zákon + - Charles Augustin de Coulomb (1736-1806), francouzský fyzik + Velikost elektrické síly Fe, kterou na sebe působí dva bodové náboje, je přímo úměrná součinu velikostí nábojů Q1, Q2 a nepřímo úměrná druhé mocnině jejich vzdálenosti r. Coulombův zákon platí v mikrosvětě, v megasvětě nebyl vyvrácen – - nelze se opřít o experimenty. C. z. platí pro náboj v klidu.

Konstanta úměrnosti k - permitivita prostředí Velikost konstanty úměrnosti k závisí na prostředí, v němž náboje na sebe působí. k = 9 . 109 N . m2 . C-2 pro vakuum, přibl. pro vzduch - permitivita prostředí 0 = 8,854.10-12 C2.N-1.m-2 - permitivita vakua r - relativní permitivita (tabelována), ≥ 1

Relativní permitivita Voda 81 Dusík 1,000 528 Petrolej 2,1 Helium 1,000 066 Aceton 21,4 Vodík 1,000 252 Papír suchý* 2,6 Vzduch 1,000 536 Olej* 2,5 - 4,2 Diamant 5,5 Slída* 6 – 7 Sůl kamenná 5,9 Sklo* 4,9 – 6,9 Plexisklo* 3 – 4,5 Kapaliny při 20°C, plyny při 25°C, tlaku 101,325 kPa, * izolanty

Intenzita elektrického pole - je vektorová veličina charakterizující elektrické pole. + + Intenzita elektrického pole je definována podílem elektrické síly Fe, která působí na kladný bodový elektrický náboj Q/ v daném místě pole a velikosti tohoto náboje Q/. 2

Směr a velikost intenzity elektrického pole + - Směr vektoru intenzity elektrického pole E je stejný, jako směr vektoru elektrické síly Fe, působící na kladný elektrický náboj v tomto místě pole. 2

Elektrické pole a intenzita elektrického pole 1. radiální (centrální) + - Radiální pole je v okolí bodového náboje. Intenzita elektrického pole E směřuje od náboje, nebo směřuje do náboje . 2

- + 2. homogenní - mezi dvěma rovnoběžnými kovovými deskami - intenzita má všude stejný směr i velikost 2

Model elektrického pole (siločarový) Siločára je myšlená čára, jejíž tečna sestrojená v každém její bodě určuje směr intenzity E. - dvou nesouhlasných nábojů + - 2

- dvou souhlasných nábojů + + 2

Elektrická práce We + - + + Na náboj Q působí elektrická síla Fe, která ho uvede do pohybu a posune ho o vzdálenost d. φ směr síly a vektoru posunutí. Elektrická síla vykoná elektrickou práci We.

- + - Vykonaná práce nezávisí na délce trajektorie, ale na vzdálenosti d. + - + + náboj: 0° ≤ φ < 90° → W > 0 90° < φ ≤ 180°→ W < 0 φ = 0 → W = 0 + + + - - náboj: 0° ≤ φ < 90° → W < 0 90° < φ ≤ 180°→ W > 0 φ = 90° → W = 0

Energie bodového náboje v elektrickém poli Ep + elektrická potenciální energie = práce elektrických sil při přemístění náboje z daného místa na Zem

Elektrický potenciál  + - + Elektrický potenciál definujeme jako podíl práce W, kterou vykonají elektrické síly při přemístění kladného náboje Q do místa nulové intenzity a tohoto náboje.

Hladiny potenciálu (ekvipotenciální plochy) Množina bodů elektrického pole se stejným potenciálem tvoří hladiny potenciálu. + - Hladinu nejvyššího potenciálu tvoří kladná deska. Hladinu nulového potenciálu tvoří uzemněná deska.

Hladiny potenciálu radiálního elektrického pole + - Hladiny potenciálu radiálního elektrického pole bodového náboje jsou soustředné kulové plochy. 2

Elektrické napětí U + - Absolutní hodnota rozdílu potenciálů mezi dvěma body elektrického pole je elektrické napětí.

- Vztah mezi intenzitou elektrického pole E a elektrickým napětím U v homogenním elektrickém poli + - Elektrické napětí mezi kladnou a zápornou deskou je rovno součinu intenzity pole a vzdálenosti desek.