Elektyczność i Magnetyzm Wykład: Piot Kossacki Pokazy: Kacpe Oeszczuk, Magda Gzeszczyk, Paweł Tautman Wykład tzeci 5 maca 2019
Z popzedniego wykładu Ustawianie igły i nanodutów w polu elektycznym, wizualizacja pola elektycznego Rozkład multipolowy (siła i moment siły działające na ozkład ładunku w polu elektycznym).
Pomia ładunku + Q Kalibacja: 15 nc/podz
Od czego zależy wskazanie elektoskopu? - - Q
Potencjał elektostatyczny Q ε 2 1 ε 0 4 1 π = Natężenie pola ładunku punktowego (pawo Coulomba) Zapiszmy tochę inaczej ( ) Q 4πε 0 = Φ ( ) ( ) ε Φ = gdzie pamiętamy x x z y x z y x x x = + + = + + = 2 2 1 2 2 2 2 2 2 etc. mamy z y x z y x = = =,,,,
Potencjał elektostatyczny Spawdzenie Q 1 Q 4πε πε ε( ) = Φ( ) = = 2 2 0 4 0 Zgadza się Natężenie pola ładunku punktowego (pawo Coulomba) Potencjał Φ( ) = Q 4πε 0 1 Q 1 ε = 2 4πε 0
Potencjał elektostatyczny ε = Φ ( ) ( ) F( ) = E ( ) p Napięcie = óżnica potencjałów U AB = Φ A Φ B Jednostki: Φ, U [V = J/C]; ε [N/C = V/m] Rzędy wielkości: U: 10 5 V; ε: 10 5 V/m
Potencjał pola ozkładów ładunku Gdy źódłem pola jest jednoodnie naładowana posta ε 1 λ ρ 1 = Φ = ln ρ 2π ρ ρ 2πε ε 0 0 Gdy źódłem pola jest jednoodnie naładowana płaszczyzna ε 1 x = σ 2ε 0 x Φ = 1 2ε 0 σ x
Pole elektyczne w pzewodniku W układzie statycznym ładunki są nieuchome, czyli pole elektyczne znika ε stąd potencjał jest stały: ( ) = 0 Φ( ) = 0 pzy powiezchni składowa styczna E znika
Pole elektyczne i pzewodnik Pole elektostatyczne nie wnika do pzewodnika, bo powodowałoby uch ładunków (na pewno?). Powiezchnia pzewodnika jest powiezchnią ekwipotencjalną. Natężenie pola elektostatycznego pzy powiezchni pzewodnika jest do niej postopadłe (gadient jest postopadły do poziomicy).
Pole elektyczne pzy powiezchni pzewodnika
Wyównanie potencjału i ładunku Φ 1 = Φ 2 Q 1, Q 2 =?
Pomia napięcia elektoskopem - - Q
Elektomet kwadantowy
Elektomet kwadantowy Elektomet kwadantowy Loda Kelvina ysunek z "Elementay Lessons in Electicity and Magnetism" Silvanus P. Thompson. 1905
Woltomiez WN Woltomiez elektoniczny WN Elektomet kwadantowy 5kV jaki pąd?
Inne odzaje elektometów Wibacyjny może być miniatuowy, pąd upływu do 0.1 aa) Póżniowy lampa póżniowa (pąd upływu pojedyncze femtoampey) Półpzewodnikowy (pąd upływu poniżej femtoampea)
Sonda płomieniowa Pomia ozkładu potencjału elektostatycznego ubbe tubing insulated wie solde hypodemic needle insulated suppot gas tape tape glue flame Natężenie pola postopadłe do powiezchni ekwipotencjalnych
Potencjał wokół naładowanej kuli 1000 700 500 400 300 200
Maszyny elektostatyczne Jesse Ramsden 1776
Geneato koplowy Kelvina
Maszyna elektostatyczna Wimshusta
Jak działa maszyna elektostatyczna?
Maszyny elektostatyczne a Spawa Polska Cud mniemany, czyli Kakowiacy i góale Wojciech Bogusławski Odsłona I (patząc na elektykę.) Oj, ty, ty elektyko, ty jesteś jedyną Nieszczęścia mego pzyczyną! (...) Hola! jest cud, cud doby na takie postaki. Mam s sobą elektykę! użyję jej teaz Na zduzenie szaleńców, wszakże nią pzed laty Wiele ozumnych nawet oduzono nieaz, Nim człowiek, do dzisiejszej podniósł się oświaty. Spawa II /Odsłona II BARDOS (wychodzi na wzgóek i patzy za nimi.) Już poszli, póżno, chciałbym pzywieść ich do zgody, Ale ich tak pzynajmniej pomięszam, pzeażę, Że może, co zamyślam, z łatwością dokażę. Pzeciągnijmy napzód dót pzez całą dogę, Jak się nim tąci któen, czy w ękę, czy w nogę, Udezony iskieką ognia elektyki, Upadnie gdyby mucha, (stawia elektykę) poczekajcie, smyki! Nauczę ja was lepiej szanować naukę, Jak wam nosy pzypiekę i żeba potłukę. Ale gdzież się tu schować, ażeby machinę Z bespieczeństwem ustawić, tutaj w tę kzewinę; Właśnie ten pniaczek badzo mi będzie wygodny, Bo w nim dobze zakyję całe me działanie, A żaden mnie tu z dołu pałką nie dostanie, (schodzi po dut na dół i ościąga go pzez całą dogę.) Otóż to będzie teaz, sposób wcale modny Toczenia wojny. Czemuż mój dut pzez świat cały Nie jest dziś pzeciągniony by wstzymał potoki Kwi ludzkiej? (wychodzi na wzgóek z końcem duta.) Jestem, jako pofeso w katedze wysokiej, Dam ja wam tu lekcyję, zawzięte cymbały! Ale cicho, już hałas z daleka powstaje, Zaczynamy obotę. (pompuje mocno machinę, słychać głosy wzeszczące) Ha, łoty, hultaje! Gońcie! gońcie! (Bados ukywa się lepiej na wzgóek.)
Jaka długa iska?
Wyładowanie elektyczne kv d
Wyładowanie elektyczne 20 15 U [ kv] 10 5 y=a*x a=3.19 kv/mm 0 0 2 4 6 8 10 odleglosc [ mm ]
Świeca (suszaka) i wyładowanie
Wyładowanie elektyczne U w = f(d) wskazuje na zależność od natężenia pola elektycznego W suchym powietzu w pzybliżeniu ε = 4 kv/mm Intepetacja: Rozpędzanie elektonów na długości dogi swobodnej λ do enegii jonizacji E j : eε λ = E j Pzyjmując E j = 1 ev, otzymujemy λ = (E j /e)/ ε = 1 V/4 kv/mm = 0.25 µm