ELEKTŘINA A MAGNETISMUS 1. část Elektrické pole

a silové působení mezi elektrickými náboji téma: Coulombův zákon a silové působení mezi elektrickými náboji

Zkušenost člověka s elektrickými jevy Elektrické jevy jsou součástí přírody Elektrování těles  hřeben ve vlasech  fleace, srst …

Elektrování těles Tělesa jsou tvořena látkou – molekulami z atomů. Atomy jsou tvořeny kladně nabitým jádrem a záporně nabitými elektrony. Jádro a elektrony se přitahují elektrickou silou. Pozn. Elektrony jsou v některých látkách i volné.

Elektrony z jednoho tělesa lze přemístit na jiné těleso (třeba při česání vlasů) Jedno těleso získá přebytek elektronů - nabíjí se záporným elektrickým nábojem. Druhému tělesu ubyde elektronů - nabíjí se nábojem kladným.

Elektrická síla Elektrovaná tělesa - mají elektrický náboj a působí na sebe silou. Je to elektrická síla: Fe [N] Projevuje se jako přitažlivá nebo odpudivá síla podle znaménka získaných nábojů:

Elektrický náboj a jeho vlastnosti Elektrický náboj je veličina: Q [C] s jednotkou coulomb [kulomb]. Elektrický náboj je míra schopnosti tělesa působit elektrickou silou Fe. Elektrický náboj může těleso získat: 1. třením o jiné těleso 2. dotykem s jiným elektrovaným tělesem (náboj lze tělesu předat) Náboj se dá měřit - elektrometrem.

Charles-Augustin de Coulomb francouzský fyzik, 1736 - 1806

Funkce elektrometru Kladně elektrované těleso (tyč) předává část svého náboje tyčince a ručičce elektrometru. Ty se od sebe odpuzují v důsledku stejného znaménka náboje. Vychýlení ručičky se změří na stupnici.

Elektrický náboj a jeho vlastnosti Celkový náboj Q je vždy násobkem velikosti tzv. elementárního náboje. Co je to elementární náboj? Je to náboj protonu / elektronu. Elementární náboj má velikost e  1,602.10-19 C Elektrický náboj elektronu je –e. Elektrický náboj protonu je +e.

1 nC = 10-9 C - nanocoulomb 1 C = 10-6 C - mikrocoulomb

Zákon zachování elektrického náboje Elektrický náboj nelze vytvořit ani zničit, lze jej jen přemístit. Proč? Protože náboj tělesa je součtem elementárních nábojů elektricky nabitých protonů/elektronů.

Coulombův zákon Velikost elektrické síly, kterou na sebe působí dva bodové náboje, je přímo úměrná absolutní hodnotě součinu jejich velikostí a nepřímo úměrná druhé mocnině jejich vzdálenosti: Náboje stejného znaménka se odpuzují. Náboje opačného znaménka se přitahují.

Látková prostředí elektrickou sílu různou měrou tlumí. Konstanta úměrnosti k závisí na prostředí, ve kterém se náboje nacházejí. Pro vakuum má hodnotu: k = 8,9876 . 10 9 N . m 2. C -2 k  9. 10 9 N . m 2. C -2 V ostatních prostředích je konstanta úměrnosti menší. Elektrická síla je v nich tedy menší než ve vakuu. Látková prostředí elektrickou sílu různou měrou tlumí.

Bližší význam konstanty úměrnosti Srovnej vztahy: 0 je tzv. permitivita vakua: 0=8,85.10-12 C2.N-1.m-2 r je tzv. relativní permitivita daného prostředí (vzduchu, vody apod.): pro vakuum je r = 1 jinde je vždy r  1