Ładunki elektryczne. q = ne. Zasada zachowania ładunku. Ładunek jest cechąciała i nie można go wydzielićz materii. Ładunki jednoimienne odpychają się

Transkrypt

1 Ładunki elektryczne Ładunki jednoimienne odpychają się Ładunki różnoimienne przyciągają się q = ne n - liczba naturalna e = 1, C ładunek elementarny Ładunek jest cechąciała i nie można go wydzielićz materii. Zasada zachowania ładunku W izolowanym układzie ładunki elektryczne mogą powstawać i zanikać, ale ich suma algebraiczna musi pozostać stała.

2 Prawo Coulomba Ładunki Q 1 i Q równoimienne Ładunki Q 1 i Q równoimienne Prawo Coulomba - zapis wektorowy Schemat doświadczenia Coulomba

3 Natężenie pola elektrostatycznego wektor natężenia pola w miejscu umieszczenia ładunku próbnego q > 0 Pole elektrostatyczne ładunku punktowego Pole elektrostatyczne układu ładunków

4 Linie pola elektrostatycznego - przykłady

5 Pole od nieskończonej płaszczyznyjednorodne pole elektrostatyczne

6 Strumień pola elektrycznego Wektor powierzchni S r ; jego długość jest równa polu powierzchni S, a jego kierunek jest prostopadły do powierzchni Prawo Gaussa Dla powierzchni zamkniętej

7 Prawo Gaussa dla ładunku punktowego Jednorodne pole elektrostatyczne E = σ εε 0 Pole pomiędzy naładowanymi płaszczyznami

8 Pole elektryczne (elektrostatyczne): - naładowanej powierzchni kulistej - lub kuli metalowej Pole kuli naładowanej objętościowo

9 Praca w polu elektrostatycznym Energia potencjalna w polu elektrostatycznym

10 Potencjał pola elektrostatycznego Potencjał pola elektrostatycznego ładunku punktowego Zasada superpozycji pól:

11 Zależność pomiędzy energią w polu sił zachowawczych a siłą- przypomnienie dep = F dx Ep = F dx F = de p dx Związek między natężeniem pola a potencjałem Przypadek jednowymiarowy: Pole jednorodne (np. w kondensatorze): dv E = dx U E = d

12 Dielektryk w jednorodnym polu elektrycznym bez zewnętrznego pola elektrycznego po umieszczeniu w polu elektrycznym: jedna powierzchnia ładuje się dodatnio a druga ujemnie Pole elektryczne w dielektryku

13 Pole elektryczne w przewodniku Przewodnik w zewnętrznym polu elektrycznym

14 Ruch naładowanej cząstki w polu elektrostatycznym q>0 E F F - q<0 E - Siła działająca na ładunek q w polu elektrostatycznym o natężeniu wynosi: E r r F = r qe Siła ta jest zgodna z kierunkiem natężenia pola dla q>0 i przeciwna dla q<0 Zgodnie z II zasadą dynamiki siła ta powoduje przyspieszenie cząstki r r r F qe a = = m m

15 Zasada zachowania energii w polu elektrostatycznym Cząstka o ładunku q>0 porusza się w polu elektrostatycznym v Jaka jest różnica, gdy cząstkę dodatnią zamienimy na ujemną? q>0 V 1 v Stąd zmiana energiikinetycznej cząstki wynosi: 1 V Całkowita energia E cząstki, czyli suma energii kinetycznej i potencjalnej jest zachowana, czyli taka sama w punkcie 1 i mv 1 qv mv mv 1 = qv1 qv =, qu 1 = mv qv

16 Zadanie. Cząstka o masie m naładowana dodatnim ładunkiem q porusza się, bez prędkości początkowej od okładki dodatniej do ujemnej. Odległość między okładkami kondensatora wynosi d a kondensator naładowany jest do napięcia U. Jaką końcową prędkość uzyska ta cząstka? I sposób rozwiązania: at d = a siła równa jest gdzie Stąd prędkość końcowa wynosi II sposób rozwiązania: a = F = qe = F m qu d v k = at v k = a d a = da = E d qu m F Początkowo energia kinetyczna cząstki jest równa zeru natomiast energia potencjalna, jeżeli przyjmiemy zero energii potencjalnej przy okładce ujemnej, wynosi qu, gdzie U- napięcie na okładkach. Podczas ruchu elektronu rośnie energia kinetyczna kosztem energii potencjalnej. Stąd: mv qu 0 = k 0 a stąd qu v k = m