16. Prdkoci kosmiczne.
16.1 Pierwsza prdko kosmiczna.
Jest to prdko, jak naley nada ciau, aby doleciao ono na orbit okooplanetarn.
16.2 Druga prdko kosmiczna.
Jest to prdko, jak naley nada ciau, aby opucio ono pole grawitacyjne macierzystej planety.
Oznaczenia
V1 - pierwsza prdko kosmiczna; V2 - druga prdko kosmiczna;
G - staa grawitacji; M - masa róda; r - promie macierzystej planety.
17. Elektrostatyka.
17.1 Zasada zachowania adunku.
W ukadach izolowanych elektrycznie od wszystkich innych cia adunek moe by przemieszczany z jednego ciaa do drugiego, ale jego cakowita warto nie ulega zmianie.
17.2 Zasada kwantyzacji adunku.
Wielko adunku elektrycznego jest wielokrotnoci adunku elementarnego e.
,
,
Oznaczenia
e - adunek elementarny; n - ilo adunków elementarnych
17.3 Prawo Coulomba:
Oznaczenia
FC - sia Coulomba; k - staa elektrostatyczna; Q - pierwszy adunek; q - drugi adunek; r - odlego pierwszego adunku od drugiego;
- r-wersor (stosunek wektora do jego dugoci - pokazuje kierunek siy)
17.4 Ciao naelektryzowane.
Jest to ciao, którego suma adunków elementarnych dodatnich jest róna od sumy adunków elementarnych ujemnych.
17.5 Staa elektrostatyczna i przenikalno elektryczna próni.
17.5.1 Staa elektrostatyczna:
Jest to wielko równa liczbowo sile, z jak oddziaywuj na siebie dwa adunki 1 C w odlegoci 1m.
17.5.2 Przenikalno elektryczna próni:
17.6 Natenie pola elektrostatycznego.
Jest to sia Coulomba przypadajca na jednostk adunku:
Natenie pochodzce od skoczonej liczby adunków jest równe wektorowej sumie nate pochodzcych od poszczególnych adunków.
Oznaczenia
E - natenie pola; FC - sia Coulomba; k - staa elektrostatyczna; Q - adunek ródowy; q - adunek elementarny; r - odlego róda od danego punktu;
- r-wersor (stosunek wektora do jego dugoci - pokazuje kierunek siy);
17.7 Linie pola elektrostatycznego
17.7.1 Linie pola elektrostatycznego:
S to krzywe, o których styczne w kadym punkcie pokrywaj si z kierunkiem pola elektrycznego.
Linie adunku punktowego :
Pole jednorodne - linie pola s równolege, a warto natenia jest staa.
Pole centralne - siy dziaaj wzdu promienia.
17.7.2 Wasnoci linii pola elektrostatycznego.
nigdzie si nie przecinaj;
wychodz z adunku + a schodz si w
adunku - ;
dla adunków punktowych s to krzywe otwarte;
s zawsze " do powierzchni;
mona je wystawi w kadym punkcie pola;
im wicej linii, tym natenie wiksze
17.8 Strumie pola elektromagnetycznego.
Miar strumienia pola elektromagnetycznego jest liczba linii pola elektromagnetycznego przechodzcego przez dan powierzchni:
Oznaczenia
- strumie pola; E - natenie pola; s - pole powierzchni;
17.9 Prawo Gaussa.
Prawo Gaussa suy do obliczania nate pochodzcych od poszczególnych cia. Aby posuy si prawem Gaussa naley wybra dowoln powierzchni zamknit wokó róda (np. sfer).
Prawo Gaussa :
Strumie pola elektrycznego obejmowany przez dowoln powierzchni zamknit jest proporcjonalny do sumy adunków zawartych wewntrz powierzchni.
Podczas rozwizywania zada korzysta si najczciej z równoci:
, gdzie Q to adunek punktowy, E - szukane natenie, warto w nawiasie - pole dowolnej sfery otaczajcej adunek, r - promie sfery. Podane równanie suy do obliczenia natenia pochodzcego od jednego adunku punktowego.
Oznaczenia
- strumie pola; E - natenie pola; 0 - przenikalno elektryczna próni; n - ilo adunków obejmowanych przez dan powierzchni zamknit
17.10 Gsto powierzchniowa i gsto liniowa adunku.
Gsto powierzchniowa:
Gsto liniowa :
Oznaczenia
- s-wersor (stosunek wektora do jego dugoci);
- l-wersor (stosunek wektora do jego dugoci); - gsto
powierzchniowa; - gsto liniowa; q - adunek; s - pole powierzchni; l - dugo
17.11 Natenie pola elektrostatycznego pomidzy dwoma pytami:
Oznaczenia
E - natenie pola elektrostatycznego; - gsto powierzchniowa; ; 0 - przenikalno elektryczna próni; U - rónica potencjaów(napicie);
d - odlegó pomidzy pytami;
17.12 Praca w centralnym polu elektrycznym.
Praca wykonana w centralnym polu elektrycznym zaley od pooenia pocztkowego i kocowego, a nie zaley od drogi.
Oznaczenia
W - praca; k - staa elektrostatyczna; Q - adunek ródowy; q - adunek;
r0 - odlego pocztkowa róda od adunku; r - odlego kocowa róda od adunku
17.13 Energia pola elektrycznego.
Energia potencjalna pola elektrycznego:
Sumowanie energii potencjalnych pola elektrycznego:
Oznaczenia
P - energia potencjalna; k - staa elektrostatyczna; Q - pierwszy adunek; q - drugi adunek; r - odlego adunków od siebie;
17.14 Potencja pola elektrycznego.
Jest to energia potencjalna pola elektrycznego przypadajca na jednostk adunku:
Oznaczenia
V - potencja; P - energia potencjalna; k - staa elektrostatyczna;
Q - adunek ródowy; q - adunek elementarny; r - odlego punktu od róda;
17.15 Rónica potencjaów (napicie).
Rónica potencjaów :
Oznaczenia
V - potencja; U - rónica potencjaów
17.16 Praca w polu elektrycznym jednorodnym.
Oznaczenia
U - rónica potencjaów; q - adunek; E - natenie pola;
d - przemieszczenie;
17.17 Ruch adunków w polu elektrycznym.
17.17.1 Ruch adunku w polu elektrycznym - adunek porusza si równolegle do linii pola.
adunek bdzie si porusza ruchem prostoliniowym jednostajnie przyspieszonym.
Przyspieszenie:
Jednoczenie ulegnie zmianie energia kinetyczna adunku:
Oznaczenia
U - rónica potencjaów, jak przeby adunek; q - adunek; E - natenie pola; K - energia kinetyczna; 0 - energia pocztkowa adunku;
a - przyspieszenie; m - masa adunku;
17.17.2 Ruch adunku w polu elektrycznym - adunek wpada pod ktem prostym do linii pola.
Torem adunku jest parabola.
;
;
,
Oznaczenia
U - rónica potencjaów, jak przeby adunek; q - adunek; E - natenie pola; K - energia kinetyczna; 0 - energia pocztkowa adunku; a - przyspieszenie; m - masa adunku;
V - prdko; T - czas; oraz oznaczenia na rysunku.
17.18 Wektor indukcji elektrostatycznej.
Wektor indukcji elektrostatycznej jest to stosunek adunków wyindukowanych na powierzchni przewodnika do powierzchni tego przewodnika:
Wektor indukcji elektrostatycznej jest zawsze przeciwnie skierowany do zewntrznego pola elektrycznego.
Oznaczenia
D - wektor indukcji elektrostatycznej; q - adunek wyindukowany; s - powierzchnia przewodnika;
- s wersor (stosunek wektora do jego dugoci)
17.19 Natenie pola elektrostatycznego kuli.
17.19.1 Natenie pola elektrostatycznego wewntrz kuli.
,
Oznaczenia
E - natenie pola; 0 - przenikalno elektryczna próni; R - promie kuli; r - odlego rodka kuli od wybranego punktu; - gsto powierzchniowa adunków.
7.19.2 Natenie pola elektrostatycznego na zewntrz kuli.
Oznaczenia
E - natenie pola; 0 - przenikalno elektryczna próni; r - przenikalno elektryczna wntrza kuli; R - odlego rodka kuli od wybranego punktu; - gsto powierzchniowa adunków.