1
Ładunek elektyczny jest cechą mateii. Istnieją dwa odzaje ładunków, nazywane dodatnimi i ujemnymi. Ładunki jednoimienne się odpychają, podczas gdy ładunki óżnoimeinne się pzyciągają Guma Guma Szkło Guma
Zasada zachowania ładunku: całkowity ładunek układu zamkniętego jest stały. Ładunek nie powstaje ani nie znika. Naelektyzowanie ciała odbywa się na dodze tansfeu ładunku. Ładunek jest zawsze wielokotnością ładunku elementanego e. Mówimy, że ładunek jest skwantowany (kwant najmniejsza, niepodzielna pocja). Watość ładunku elementanego jest ówna ładunkowi elektonu (e=1.6 1-19 C) q Ne Jednostką ładunku elektycznego jest jeden kulomb [C] 3
Pzewodnikami nazywamy mateiały, w któych możliwy jest swobodny pzepływ ładunków (elektonów). Izolatoami nazywamy mateiały, w któych pzepływ ładunku jest niemożliwy. Połączenie pzewodnika z Ziemią pzez pzewód wykonany z pzewodnika nazywamy uziemieniem. Indukcją nazywamy sposób elektyzowania ciała pzez zbliżenie do niego innego naelektyzowanego ciała. izolato ciało naładowane ładunek indukowany 4
Pawo Coulomba mówi, że siła elektostatyczna wzajemnego oddziaływania pomiędzy dwoma ładunkami jest popocjonalna do ich iloczynu i odwotnie popocjonalna do kwadatu odległości między nimi Chales Augustin de Coulomb (1736-186) F 1 4 1 q q 1 - pzenikalność elektyczna póżni ( =8.85 1-1 [N m /C ]) 5
Atom wodou: Siła oddziaływania gawitacyjnego pomiędzy elektonem a potonem: F 47 g 3.61 N Siła oddziaływania elektostatycznego pomiędzy elektonem a potonem: 8 F e 8.1 N Stosunek watości siły elektostatycznej do siły gawitacji: F F e 3.61 g Siła pzyciągana gawitacyjnego pomiędzy dwoma ładunkami jest pomijalnie mała w poównaniu do siły elektostatycznej. 39!!! 6
Ładunek elektyczny wytwaza w otaczającej go pzestzeni pole elektyczne. Na ładunki w znajdujące się w polu elektycznym działa siła elektostatyczna. Wielkością chaakteyzującą pole elektyczne jest natężenie pola. F e q ładunek póbny źódło pola Natężenie pola elektycznego jest wielkością wektoową i jest zdefiniowane jako stosunek siły elektostatycznej F e działającej na dodatni ładunek póbny q do watości tego ładunku. 7
Zakładamy, że watośc ładunku póbnego q jest dużo mniejsza od watości ładunku będącego źódłem pola F e 1 4 qq 1 4 q 8
lim q i 1 q 4 1 q i 4 1 q i 1 4 4 dq W pzypadku ciągłego ozkładu ładunku możemy mówić o gęstości ładunku: Q l gęstość liniowa Q A gęstość powiezchniowa Q V gęstość objętościowa 9
Pole elektyczne można pzedstawić ysując linie pola elektycznego. Linie pola są ównoległe do wektoów w każdym punkcie pzestzeni, a liczba linii pzechodzących pzez jednostkową powiezchnię jest popocjonalna do watości natężenia pola Linie sił pola są skieowane do ładunku ujemnego i od ładunku dodatniego 1
Liczba linii sił pola wychodzących z lub dochodzących do ładunku jest popocjonalna do watości tego ładunku Linie wychodzą z ładunku dodatniego i biegną do ładunku ujemnego Linie nie mogą się pzecinać 11
Na ciało o masie m i ładunku q umieszczone w polu elektycznym działa siła elektostatyczna F q e Z dugiej zasady dynamiki Newtona wiemy, że: F ma e Ciało będzie więc pouszać się z pzyspieszeniem: a q m Zwot wektoa a zależy od znaku ładunku q. 1
Stumieniem natężenia pola elektycznego pzez powiezchnię A nazywamy iloczyn watości natężenia pola elektycznego i pola powiezchni A postopadłej do kieunku wektoa Jeśli powiezchnia A nie jest postopadła do pole = A kieunku : postopadła do A A A Acos -kąt pomiędzy kieunkiem wektoa postą postopadłą do powiezchni A 13
W ogólnym pzypadku natężenie pola może być óżne w óżnych punktach powiezchni. Możemy jednak założyć że jest stałe dla małego elementu powiezchni A Całkowity stumień pzez powiezchnię A: Stumień pzez element powiezchni A i : A i i cos Wpowadzamy wekto A i o kieunku postopadłym do elementu powiezchni i watości ównej polu powiezchni tego elementu. Wtedy możemy zapisać jako iloczyn skalany wektoa i wektoa A i lim Ai A i i A i i da Całka po powiezchni A 14
A i i cos gdy <9 > gdy =9 = gdy >9 < da Wypadkowy stumień natężenia pola Całka po powiezchni zamkniętej 15
Stumień natężenia pola elektycznego pzenikający pzez dowolną powiezchnię zamkniętą, jest ówny stosunkowi całkowitego ładunku znajdującego się wewnątz tej powiezchni do da q 16
W każdym punkcie powiezchni sfeycznej watość natężenia pola jest stała. W każdym punkcie powiezchni sfeycznej kieunki wektoa i da i są ównoległe: powiezchnia Gaussa da da da da da 4 Z pawa Gaussa wiemy że stumień jest ówny stosunkowi ładunku zamkniętego powiezchną sfeyczną do stałej : 4 q Sfeyczna powiezchnia zamknięta (powiezchnia Gaussa) otaczająca ładunek punktowy q 1 4 q 17
Jeśli powiezchnia Gaussa nie zawiea ładunku, to wypadkowy stumień natężenia pola wynosi zeo Stumień natężenia pola pzez powiezchnię S wynosi q 1 /, pzez powiezchnię S (q 1 +q )/, pzez powiezchnię S stumień wynosi zeo. 18
Optymalny (wygodny do obliczeń) kształt powiezchni Gaussa powinien odzwieciedlać symetię pola. Obliczenia są ułatwione jeśli spełniony jest jeden (lub wiecej) z poniższych waunków: Natężenie pola stałe na całej powiezchni ównoległe do da: =da postopadłe do da: = Natężenie pola = na części powiezchni 19