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.
