Ładunek elektryczny

ELEKTRYCZNOŚĆ
Ładunek elektryczny
e = 1.602·10-19 C
Ładunek elektryczny
e = 1.602·10-19 C
Ładunek elementarny (ładunek
elektronu) został wyznaczony w
eksperymencie Milikana
Ładunek elektryczny
Ładunek elektryczny
Ładowanie poprzez indukcję
Prawo Coulomba
Siła oddziaływania pomiędzy dwoma ładunkami punktowymi Q1 oraz Q2
umieszczonymi w próżni w odległości r od siebie, zgodnie z prawem
Coulomba, jest proporcjonalna do wartości tych ładunków oraz odwrotnie
proporcjonalna do kwadratu odległości między nimi:

ε0  8.854 1012 C2 Nm2
1
C2
9
ε0 
10
36
Nm2

Prawo Coulomba
Siła oddziaływania pomiędzy dwoma ładunkami
punktowymi Q1 oraz Q2 umieszczonymi w próżni w
odległości r od siebie, zgodnie z prawem Coulomba, jest
proporcjonalna do wartości tych ładunków oraz odwrotnie
proporcjonalna do kwadratu odległości między nimi:

ε0  8.854 1012 C2 Nm2

1
C2
9
ε0 
10
36
Nm2
F1  F3 
F2 
QQ
40 a 2
Q2
 
40 a 2
2
F13 
FW

2

2Q 2
40 a 2

2 1 Q 2
80 a 2
Ponieważ siła oddziaływania elektrostatycznego jest wektorem, więc jeśli obliczamy siły
działające w układzie kilku ładunków, musimy zastosować dodawanie wektorowe.
Prawo Coulomba
Siła oddziaływania pomiędzy dwoma ładunkami
punktowymi Q1 oraz Q2 umieszczonymi w próżni w
odległości r od siebie, zgodnie z prawem Coulomba,
jest proporcjonalna do wartości tych ładunków oraz
odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości
między nimi:

ε0  8.854 1012 C2 Nm2

1
C2
9
ε0 
10
36
Nm2
F1  F3 
F2 
QQ
40 a 2
Q2
 
40 a 2
2
F13 
FW

2

2Q 2
40 a 2

2 1 Q 2
80 a 2
Ponieważ siła oddziaływania elektrostatycznego jest wektorem, więc jeśli obliczamy siły
działające w układzie kilku ładunków, musimy zastosować dodawanie wektorowe.
Wektor natężenia pola
Natężenie pola elektrycznego jest miarą siły
działającej na jednostkowy próbny ładunek
elektryczny
q – ładunek próbny (nie zakłóca pola).
Wektor natężenia pola
Wektor natężenia pola
Ładunek elektryczny
Dipol elektryczny
E 

Q
4 0 z  D
EW 
2

2
4
2Q
D
2
D
40 z 
2
EW  2 E  X
4 2 z  D 4
2
QD
p
EW 

3
40 z
40 z 3


p  qD
E OŚ
p

20 z 3
2
Obliczanie natężenia pola
dq
E 
40 r 2
Prawo Gaussa
Jeśli linie sił pola elektrycznego przecinają daną powierzchnię, to strumień
wektora natężenia pola elektrycznego jest zdefiniowany jako iloczyn skalarny
wektora natężenia pola elektrycznego i wektora normalnego zewnętrznego
do danej powierzchni, o wartości równej polu tej powierzchni:
 
ΦE  E  S  E S cos α


ΦE   E  dS
Jeśli ładunek otoczymy zamkniętą powierzchnią, to całkowity strumień linii sił
przechodzący przez powierzchnię nie zależy od kształtu powierzchni.
Prawo Gaussa
Jeśli ładunek otoczymy zamkniętą powierzchnią, to
całkowity strumień linii sił przechodzący przez
powierzchnię nie zależy od kształtu powierzchni

Q
 E  dS   0

Strumień całkowity wektora natężenia
pola przez dowolną powierzchnię
zamkniętą pomnożony przez stałą 0
jest równy sumie ładunków
elektrycznych obejmowanych przez
tą powierzchnię.
Prawo Gaussa
Prawo Gaussa - zastosowania
Prawo Gaussa - zastosowania
Klatka Faradaya
Klatka Faradaya
Klatka Faradaya
http://www.youtube.com/watch?v=ve6XGKZxYxA
Energia i potencjał w polu elektrycznym
Energia, jaką posiada ładunek w polu elektrycznym jest
równa pracy, jaką należało wykonać, aby umieścić go w
danym miejscu tego pola.
R
QQ
W   1 2 2 dr
40 r

U  dV 
dW
q

E pot
 dV
q
E  gradV x, y,z   i
dx
 dV
j
dy
Q1Q2
W 
40 R
Stosunek tej pracy przesunięcia dW ładunku do
wartości ładunku q jest dla danych dwóch punktów
stały i nie zależy od wartości ładunku. Stosunek ten
definiuje różnicę potencjałów dV między tymi
dwoma punktami pola, czyli napięcie elektryczne U
d E pot
1V=1J/1C

W   F(x) dx
 dV
k
dz
Energia i potencjał w polu elektrycznym

 dV
E  gradV x, y,z   i
b
dx
j
U ab  ΔV   E(x) dx
a
Q
V 
40 r
 dV
dy
 dV
k
dz
Energia i potencjał w polu elektrycznym
Energia i potencjał w polu elektrycznym
b
U ab  ΔV   E(x) dx
a
Przykłady