Budowa atomu. Ładunki elektryczne. Kwantyzacja ładunku. Zasada zachowania ładunku

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Budowa atomu. Ładunki elektryczne. Kwantyzacja ładunku. Zasada zachowania ładunku"

Antoni Tomaszewski
6 lat temu
Przeglądów:

ektstatka Cząstk eementane Istneją dwa dzaje ładunków, umwne zwane ddatnm ujemnm Atm składają sę z eektnów jąda Ładunk jednmenne dpchają sę, a óŝnmenne pzcągają sę zma atmu 0-0 m. zma jąda 5 0-5 m.

cm/tpc/a-fte-#tp udwa atmu Ładunk eektczne Atm są eektczne bjętne. Lczba eektnów w atme jest ówna czbe ptnów, keśa ją czba atmwa Z. Właścwśc chemczne substancj są wznaczne pzez tę czbę.

1 ektstatka Cząstk eementane Istneją dwa dzaje ładunków, umwne zwane ddatnm ujemnm Atm składają sę z eektnów jąda Ładunk jednmenne dpchają sę, a óŝnmenne pzcągają sę zma atmu 0-0 m. zma jąda m. Jąd twzą dwa tp cząstek eementanch: ptn neutn. ektn są naładwane ujemne, ptn są naładwane ddatn, natmast neutn są bjętne eektczne. udwa atmu Ładunk eektczne Atm są eektczne bjętne. Lczba eektnów w atme jest ówna czbe ptnów, keśa ją czba atmwa Z. Właścwśc chemczne substancj są wznaczne pzez tę czbę. Sumę ptnów neutnów w jądze keśa czba maswa A. 5 9 masa 0 Ptn (p) : mp kg; e ektn (e) : me kg; -e U Ładunek Z 9 czba ptnów/eektnów A 5 czba ptnów neutnów e C Iztp atm tej samej czbe atmwej óŝnej czbe maswej. Np. da wdu: H - ptn; ładunek mn kg; Neutn (n) : H - deute; zwan jest ładunkem eementanm. H - tt. Kwantzacja ładunku Zasada zachwana ładunku nenaeektzwane Cał Całkwt ładunek cał cała psadają psadająceg Np sk jedwab ptnó ptnów, Ne eektnó eektnów az Nn neutnó neutnów t: enp - ene 0Nn e(n e(np Ne) en en Np Ne gdze Nn n Np Ne KaŜ KaŜd sptkan w pzdze ładunek jest cał całkwtą kwtą jedwab Wskutek eektzwana ładunk mgą pzechdzć d jednch cał d dugch, jednak całkwta suma ładunków ne zmena sę. naeektzwan ujemne sk pałeczka szkana pałeczka szkana naeektzwana ddatn W układze zwanm eektczne agebaczna suma ładunków eektcznch jest stała. wektnś wektnścą cą ładunku eementaneg. Np Ne t cał cał jest bję bjętne eektczne 8 9 U 4 90 Th 4 He

2 ektzwane pzez wpłw cz zjawsk ndukcj eektstatcznej pzewdnk Pzewdnk zat Pzewdnk mateał zbudwan z atmów, d któch łatw dwają sę eektn waencjne (jeden ub węcej), któe z ke twzą wewnątz pzewdnka tzw. gaz eektnw. ektn te ne są zwązane z knketnm jnem ddatnm mgą sę swbdne puszać np. medź, gn, Ŝeaz. Izat eektczn (deektk) substancja w któej paktczne ne ma ładunków swbdnch np. szkł, ceamka, guma. a) dpchane b) dpchane c) pzcągane Paw Cumba F 4π C /(N m ) pzenkanść eektczna póŝn Sła eektstatczneg ddzałwana wzajemneg dwóch punktwch ładunków eektcznch jest wpst ppcjnana d cznu tch ładunków dwtne k ppcjnana d kwadatu degłśc mędz nm, > 0 Wektw zaps pawa Cumba F wes : ˆ ˆ k ˆ ˆ ˆ F W układze n cząstek naładwanch wpadkwa sła dzałająca na ładunek j jest wektwą sumą sł ddzałwana z kaŝdm z pzstałch (n-) ładunków teg układu. F j F j F F k ˆ Pównane sł ddzałwana eektstatczneg gawtacjneg NatęŜene pa eektczneg F C ODDZIAŁYWANI LKTOSTATYCZN Sła, jaką ddzałują na sebe dwa ładunk punktwe, znajdujące sę w pwetzu (), ddane d sebe met, bdwa naładwane ładunkem C: 4π 9 N m 9 0 C C C N m m ODDZIAŁYWANI GAWITACYJN Sła, jaką ddzałują na sebe dwa cała mase kg, ddane d sebe m: mm Fg G 6,67 0 N Testwa cząstka w punkce P Pe eektczne w punkce P Naładwan bekt Defncja natęŝena pa eektczneg: zwaŝm dwn punkt P w pbŝu naładwaneg bektu.. Umeśćm ddatn ładunek w punkce P. Zmezm słę dzałającą na testw ładunek. Zdefnujm natęŝene pa eektczneg w punkce P jak: F UWAGA Ładunek mus bć na te mał, ab ne zabuzć zkładu ładunku naładwaneg bektu.

Pe eektczne ładunku punktweg Zasada supepzcj natęŝeń naładwana cząstka wtwaza pe eektczne Pe eektczne ddzałuje na cząstkę naładwaną, któa sę w tm pu znajdze P NatęŜene pa eektczneg układu ładunków

3 Pe eektczne ładunku punktweg Zasada supepzcj natęŝeń naładwana cząstka wtwaza pe eektczne Pe eektczne ddzałuje na cząstkę naładwaną, któa sę w tm pu znajdze P NatęŜene pa eektczneg układu ładunków punktwch ówna sę sume wektwej natęŝeń wtwznch pzez kaŝd z ładunków - >0 <0 F Da ładunku punktweg 4π F ˆ k ˆ Da ładunków punktwch k ˆ <0 Lne pa eektczneg Dp eektczn Kzwe, d któch stczne w kaŝdm punkce pkwają sę z keunkem wekta natęŝena pa (ch keunek jest zgdn z keunkem natęŝena pa) Lczba n na jednstkę pwezchn mezna w płaszczźne pstpadłej d n jest ppcjnana d watśc wekta natęŝena pa eektczneg Dpem eektcznm nazwam układ dwóch ładunków eektcznch, ównch pd wzgędem watśc bezwzgędnej, ecz pzecwneg znaku, któch degłść wzajemna jest mała w stsunku d ch degłśc d zpatwanch punktów pa eektczneg. Iczn ładunku ddatneg dpa amena dpa t dpw mment eektczn / / - p e - ) - α α NatęŜene pa eektczneg na smetanej dpa α - p e ( / 4) k cs α k >> ( / 4) cs α / ( / 4) ( / 4) p k e / / / Lne pa dpa eektczneg p e

4 ` Stumeń natęŝena pa eektczneg Φ S ScsΘ jest ówn cznw skaanemu natęŝena pa eektczneg wekta pwezchn Wekt pwezchn jest pstpadł (nman) d pwezchn (skewan na zewnątz pwezchn zamknętej), a jeg długść jest ówna pu tej pwezchn S Θ 0 Φ Φ ma S 0 < Θ < 90 0 < Φ < Φ ma S Θ 90 Φ 0 S PAWO GAUSSA Watść stumena natęŝena pa eektczneg pzechdząceg pzez dwną zamknętą pwezchnę jest ówna watśc całkwteg ładunku zamknęteg wewnątz tej pwezchn pdzenemu pzez Φ S p pw. zamkn. S 0 ds kółk na całce znacza, Ŝe całkwać naeŝ p pwezchn zamknętej Paw Gaussa - zastswane NatęŜene pa eektczneg ładunku punktweg Φ > 0 Φ < 0 Φ 0 S p pw. ku pm. p pw. ku pm. S S cs0 4π () 4π S ku p pw. pm. NatęŜene pa eektczneg da cągłch zkładów ładunków Ptencjał pa eektczneg Na zewnątz ) sfecznej jedndne naładwanej ku ) sfecznej jedndne naładwanej pwłk 4π Da neskńcznej n naładwanej z gęstścą nwą ładunku λ Da neskńcznej nepzewdzącej płt naładwanej z gęstścą pwezchnwą ładunku σ σ cnst óŝnca ptencjałów (napęce U ) pmędz punktam A jest czbw ówna pac jaką tzeba wknać pzecwk słm pa, ab pzesunąć jednstkw, ddatn ładunek punktw z punktu A d punktu A W VP V V Napęce jest ówne V, jeŝe pzenesene ładunku C wmaga wknana pac ównej J A WA J [ U ] V C Ptencjał defnuje sę pzjmując, Ŝe e jeg watść w neskńczn cznśc c ówna jest zeu ( v 0 ) Ptencjał w danm punkce pa ówn jest pac jaką tzeba wknać pzecwk słm pa, ab pzemeścć jednstkw, ddatn ładunek punktw z neskńcznśc d teg punktu. P Ptencjał w danm punkce pa jest ówn eneg ptencjanej jednstkweg ddatneg ładunku punktweg W P P 4

5 A Wznaczane ptencjału pa eektczneg Θ F - W A mnus znacza, Ŝe pacę wknują sł zewnętzne pzecwk słm pa eektczneg F d A 0 Ptencjał pa eektczneg ładunku punktweg V d V 4π d V 4π V V 4π 4 π V k Ptencjał dpa eektczneg V V V V V k _ V k k csϕ k p e - ϕ -- e >> - kp cs ϕ V P(,) Pwezchne ekwptencjane Zbó wszstkch punktów, w któch ptencjał pa ma stałą watść Pwezchne ekwptencjane są pstpadłe d n pa eektczneg W Paca wknwana pz pzemeszczanu ładunku p pwezchn ekwptencjanej jest ówna ze Ptencjał zwaneg naładwaneg pzewdnka Nadma ładunku na zwanm pzewdnku zkłada sę na pwezchn teg pzewdnka tak, Ŝe w kaŝdm punkce wewnątz pzewdnka 0 wewnątz 0 Vcnst wszstke punkt zaówn na zewnątz, jak na pwezchn mają ten sam ptencjał (pawdzwe ówneŝ da pzewdnka z wnęką) pwezchna pzewdnka stanw pwezchnę ekwptencjaną Wekt natęŝena pa eektczneg jest pstpadł d pwezchn pzewdnka KONSKWNCJA: Nadmaw ładunek na pzewdnkach (np. metawch kuach), płącznch ze sbą pzewdzącm eementem, zkłada sę tak ab kaŝd ch punkt mał ten sam ptencjał O O Step O nega ptencjana układu ładunków Step Step p Wznaczć enegę ptencjaną układu tzech ładunków P V P nega ptencjana ładunków k p V (d) Umeszczam ładunek w pu ładunków p p k k Całkwta enega ptencjana teg układu p p p k 5

6 nega ptencjana da kku ddzałwań Tp ddzałwana ZaeŜnść eneg ptencjanej d degłśc Tpwa watść eneg [kj/m] Kmentaz Jn-jn / 50 Tk mędz jnam Jn-dp / 5 Dp-dp / Mędz twae panm cząsteczkam / Mędz tującm cząsteczkam panm Lndna (dspesjne) Dp ndukwan-dp ndukwan / 6 Mędz cząsteczkam kaŝdeg dzaju 6

Podobne dokumenty

Polecane podręczniki. Elektryczność i magnetyzm. Ładunek elektryczny. Pole elektryczne. Pojęcie pola elektrycznego. Właściwości ładunków elektrycznych

Polecane podręczniki. Elektryczność i magnetyzm. Ładunek elektryczny. Pole elektryczne. Pojęcie pola elektrycznego. Właściwości ładunków elektrycznych Plcan pdęcznk lktycznść lktycznść magntyzm. D. Hallday, R. Rsnck J. Walk Pdstawy zyk lktycznść magntyzm (tm ). Hwtt zyka wkół nas d Mnka Makcka-Rydzyk pkazy dśwadczń: Rafał Wjtynak. R. Kudzl Pdstawy lkttchnk