1

. Co to jest kwantyzacja ładunku?Co to

jest układ odosobniony?Na czym polega
indukcja elektrostatyczna ? zilusttrować.

Kwantyzacja ładunku

-ładunek

elektryczny może występować jedynie w
całkowitej wielokrotności najmniejszej
porcji (kwantu ładunku) jakim jest
ładunek elementarny. Zlicza się ją do
podstawowych praw natury.

Układ odosobniony

- jest to taki układ,

przez którego granice nie przenikają
ładunki elektryczne. Zatem ładunek
elektrycznyjest niezniszczalny: nigdy nie
ginie i nie może być stworzony. Ładunki
mogą się natomiast przemieszczaćz
jednego miejsca w inne, ale nigdy nie
biorą się znikąd. Mówi się więc, że
ładunek elektryczny jest zachowany.

Indukcja elektrostatyczna

-separacja

ładunku elektrycznego w przewodniku w
zewnętrznym polu elektrycznym
(elektryzowanie, elektryzacja
przewodnika).

2

. Podać wzór na gęstość objętościową

ładunku elektrycznego.Omówić go-
interpretacja fizyczna.
Omówić wielkości i ich jednostki.

q

V

=

lim hq

V

=

lim



Q



S

=

dQ

dS

q

V

=

lim



Q

h S

→ ∞

q

S

=

lim hq

V

=

lim



Q



S

=

dQ

dS

cm

2

Q=

∫

q

S

dS

C

q

S

– gęstość powierzchniowa ładunku

elektrycznego [C/m2]
q

V

– gęstość objętościowa ładunku

elektrycznego [C/m3]
Q – ładunek elektryczny [C]
S – powierzchnia [m2]

3.

Podać treść prawa Coulomba, wzór

wektorowo i skalarnie oraz jego
omówienie, wielkości i ich jednostki.
zilustrować.

Prawo Coulomba

- każde dwa ładunki

oddziaływują ze sobą z siła
proporcjonalną do iloczynu wartości tych
ładunków i odwrotnie proporcjonalą do
odległości.

F =

q

1

q

2

4  

0

r

2

∗

r
r

F =

q

1

q

2

4  

0

r

2

ε

0

-przenikalność elektryczna próżni

(=8,854x10

-12

F/m)

ε-przenikalność elektryczna względna

stała dialektryczna [-]
εε

0

-przenikalność bezwzględna [Fm

-1

]

F

12

=

q

1

q

2

4 

0

r

2

∗

r

12

r

=

q

1

q

2

4  

0

r

2

∗

l

12

F

21

=

q

1

q

2

4 

0

r

2

∗

r

21

r

=

q

1

q

2

4 

0

r

2

∗

l

21

F

12

= -F

21

r

12

= -r

21

i r=|r

12

|=|r

21

|

Ładunki jednoimienne q

1

q

2

>0 => F

12

i r

12

oraz F

21

i r

21

zgodne => q

1

i q

2

odpychają

się.
Ładunki różnoimienne q

1

q

2

<0 => F

12

i r

12

oraz F

21

i r

21

przeciwne => q

1

i q

2

przyciągają się.

4.

Wymienić właściwości pól

elektrycznych oraz rodziaje elektryzacji.
Podać kilka przykładów zastosowania jej
w życu codziennym i technice,zilustrować.

Pole elektryczne

-jest to przestrzeń, w

której znajdują się i oddziałują ze sobą
ładunki elektryczne dodatnie i ujemne.

Elektryzacja

(elektryzowanie się)- jest to

nabywanie przez ciała elektrycznie
obojętne nadmiarowego ładunku
elektrycznego dodatniego lub ujemnego.

Właściwości pól elektrycznych:

*Zasada superpozycji
W ośrodkach jednorodnych i
anizotropowych siła pochodzące od kilku
pól elektrycznych jest wektorową sumą
sił, jakie wytwarza każde z tych pól.
Możliwość sumowania wkładów od wielu
pól jest dziedziczona przez wielkości
opisujące pole elektryczne, takie jak
natężenie pola elektrycznego, czy jego
potencjał.
*Zachowawczość pola elektrycznego
Siły elektryczne wytworzone przez
spoczywające lub poruszające się ruchem
jednostajnym ładunki, są zachowawcze,
czyli praca wykonana przy przesunięciu
ładunku w polu elektrycznym na drodze
zamkniętej jest równa zeru. Często krótko
nazywa się zachowawczym samo pole
elektryczne ładunków spoczywających
zwane polem elektrostatycznym.
Wynikiem zachowawczości pola
elektrycznego jest jego:

•

Potencjalność, czyli istnienie
energii potencjalnej i potencjału.

•

Bezwirowość

Pole elektryczne wytworzone przez
zmieniające się pole magnetyczne nie jest
zachowawcze i powinno być rozpatrywane
wspólnie z polem magnetycznym jako
pole elektromagnetyczne.
* Źródłowość pola elektrycznego
Pole elektryczne wytworzone przez
ładunki elektryczne jest polem
źródłowym, linie sił tego pola
rozpoczynają się i kończą na ładunkach.
Matematycznym wyrazem źródłowości
pola elektrycznego jest prawo Gaussa.

Rodzaje elektryzacji:

a)

przez tarcie (tryboelektryzacja)

-

polega na przejściu elektronów z jednego
ciała do drugiego.To ciało, które traci
elektrony; elektryzuje się dodatnio lub
ujemnie.np:jeżeli laskę ebonitową
pocieramy wełną to laska ta naładuje się
ładunkiem ujemnym a wełna dodatnim;
rozczesywanie suchych włosów
grzebieniem;
*kontakt
*separacja dynamiczna
b)

przez dotyk

-polega na dotknięciu ciała

naelektryzowanego ciałem
nienaelektryzowanym. Wtedy z ciała
naelektryzowanego cześć nadmiarowego
ładunku spłynie na ciało, w którym była
równowaga ładunków, to ciało stanie się
naelektryzowane.np:laska szklana (po
oddaleniu od elektroskopu
naelektryzowanej laski wskazówka
elektroskopu pozostaje odchylona)
c)

przez indukcję

-(wpływ z odległości)

ciała naelektryzowanego na ciała
nienaelektryzowanego.np: przykładając
potartą suknem linijkę plastikową do
drobno pociętych skrawków papieru.

5

.Wyprowadzić wzór z założeń fizycznych

na pojemność zastępczą szeregową
połączenia kondensatorów. Zilustrować .

U

1

=

Q

1

C

1

i

U

2

=

Q

2

C

2

oraz

U =U

1



U

2

=

Q

1

C

1



Q

2

C

2

Q

1

=

Q

2

=

Q

U =

Q

1

C

1



Q

2

C

2

=

Q

1

C

1



1

C

2

=

Q

C

1

C

=

1

C

1



1

C

2

albo

C=

C

1

C

2

C

1



C

2

1

C

=

1

C

i

Oznaczenia:
C - pojemność wypadkowa układu;
C1 ,C2 ,C3 - pojemności poszczególnych
kondensatorów;
U - różnica potencjałów (napięcie);
U1 ,U2 ,U3 - różnice potencjałów na
poszczególnych kondensatorach;
Q - ładunek zgromadzony na każdym
kondensatorze

6

. Podać definicję prądu elektrycznego i

natężenia prądu elektrycznego(wzór
,wielkości ,jednostki). Na czym polega
różnica między oboma pojęciami.

Prąd elektryczny

- jest to uporządkowany

ruch ładunków elektrycznych w
przestrzeni przez dany przekrój
poprzeczny środowiska pod działaniem
pola elektrycznego. Pole to charakteryzuje
się wektorowo przez natężenie pola
elektrzycznego E albo skalarne przez
napięcie elektryczne U.

W skrócie mówi się po prostu "prąd".

Natężenie prądu

(nazywane potocznie

prądem elektrycznym) jest wielkością
fizyczną charakteryzującą przepływ prądu
elektrycznego zdefiniowaną jako stosunek
wartości ładunku elektrycznego
przepływającego przez wyznaczoną
powierzchnię do czasu przepływu
ładunku.

=

dl
dt

dIdl =dq 

i=lim



q



t

=

dq

dt

[A-Amper]

i=

Q

t

prąd elektryczny stały

7

. Podać prawa Ohma i Kirchhoffa i je

zilustrować. Wyprowadzić wzor na
rezystencję zastępczą szeregowego
połączenia rezystorów. Podać założenia
fizyczne.

Prawo Ohma

- natężenie prądu stałego I

jest wprost proporcjonalne do całkowitej
siły elektromotorycznej w obwodzie
zamkniętym lub do różnicy potencjałów
(napięcia elektrycznego U) między
końcami części obwodu nie zawierającej
źródeł siły elektromotorycznej.

Pierwsze prawo Kirchhoffa

– prawo

dotyczące przepływu prądu w
rozgałęzieniach obwodu elektrycznego.
Prawo to wynika z zasady zachowania
ładunku czyli równania ciągłości. Wraz z
drugim prawem Kirchhoffa umożliwia
określenie wartości i kierunków prądów w
obwodach elektrycznych.

Drugie prawo Kirchhoffa

– zwane

również prawem napięciowym, dotyczy
bilansu napięć w zamkniętym obwodzie
elektrycznym prądu stałego. Prawo to jest
oparte na założeniu, że opisywany nim
obwód nie znajduje się w zmiennym polu
magnetycznym (w przypadku obwodów
znajdujących się w zmiennym polu
magnetycznym zastosowanie ma prawo

Faradaya).

Wzór na rezystencję zastepczą
szeregowego polączenia rezystorów:

U

1

=R

1

I

U

2

=R

2

I

U

3

=R

3

I

U=U

1

+U

2

+U

3

=(R

1

+R

2

+R

3

)I=R

Z

I

R

Z

=R

1

+R

2

+R

3

R

Z

=ΣR

K

-

rezystencja zastępcza

Oznaczenia:
R- rezystancja wypadkowa układu;
R1,R2,R3 - rezystancje poszczególnych
oporników; U - różnica potencjałów
(napięcie);
U1,U2,U3 – spadki napięć na
poszczególnych rezystorach;

8

. Na czym polega różnica między siła

Ampere'a i siłą Lolentza? Podać wzory i je
omówić- wielkości i ich
jednostki.Zilustrować.

Siła Lorenza-siła jaka działa na cząsteczkę
obdarzoną ładunkiem elektrycznym
poruszającą się w polu
elektromagnetycznym.

F

L

=

dF

dn

=

q ×B

gdzie:

•

F – wektor siły (w niutonach),

•

q – ładunek elektryczny cząstki
(w kulombach),

•

B – wektor indukcji
magnetycznej (w teslach),

•

v – wektor prędkośći cząstki (w
metrach na sekundę),

•

× – iloczyn wektorowy.

Prawo Ampera-

prawo wiążące indukcję

magnetyczną wokół przewodnika z
prądem z natężeniem prądu elektrycznego

przepływającego w tym przewodniku.

wzór: F=IlBsinα= IlBsin(l,B)

F=Il x B

9.

Podać wektorowo i skalarnie prawo

Biota-Savarata-Laplace'a. Omówić
wielkości i ich jednostki
oraz zilustrować to prawo.

Skalarnie

możemy

zapisać:

dB=



0

4 

I sin 

r

2

∗

dl

wektorowo:

d B=

 

0

4 

∗

I∗

d l×r

r

3

μ

0

—przenikalność magnetyczna próżni

(=4π×10−

7

H/m)

μ—przenikalność magnetyczna względna
[–]
μμ

0

—przenikalność bezwzględna [Hm−

1

]

d l

-skierowany element

przewodnika;wektor o kierunku
przewodnika, zwrocie odpowiadającym
kierunkowi prądu i długości równej
długość elementu przewodnika

r

-to wektor wodzący o początku w

źródle pola i końcu w rozważanym
punkcie przestrzeni
r- odległość elementu przewodnika od
punktu pola
I- natężenie prądu [A]

10

.Które zjawisko i prawo stanowią

podstawę budowę generatora napięcia.
Omówic.

Jednym z najpowszechniejszych

zastosowań prawa Faradaya są generatory
prądu elektrycznego (wytwarzają prąd
elektryczny konwertując energię

mechaniczną na elektryczną) i silniki
elektryczne (zamieniają energię
elektryczną na mechaniczną).