Powtórzenie z Fizyki – Elektrostatyka
Elektrostatyka – Część nauki o elektryczności, która dotyczy oddziaływań i właściwości ładunków elektrycznych w stanie spoczynku
Elektryczność – Pochodzi od słowa elektron, które w języku greckim oznacza „bursztyn”. Wzięło się to stąd, że Tales z Miletu już w VI w. pne. Zauważył, że potarty bursztyn przyciąga niektóre lekkie ciała. Jednak dopiero 450 lat temu William Gilbert zauważył takie przyciąganie u innych obiektów.
Elektryzowanie – gromadzenie ładunku elektrycznego. Jeśli przedmiot jest naelektryzowany może pojawić się oddziaływanie.
# Różne materiały można elektryzować dodatnio lub ujemnie
# Jeśli dwa materiały są naelektryzowane dodatnio, lub ujemnie odpychają się (ładunki jednoimienne)
# Jeśli jeden materiał jest naelektryzowany dodatnio, a drugi ujemnie przyciągają się (ładunki różnoimienne)
Ładunek elektryczny – cecha pojawiająca się na niektórych ciałach w wyniku ich pocierania (lub indukcji lub dotyku), powodująca że ciała te zaczynają oddziaływać ze sobą na odległość.
# Znak fizyczny ładunku elektrycznego to [q].
# Szkło może mieć ładunek elektryczny dodatni (q > 0)
# Ebonit może mieć ładunek elektryczny ujemny (q < 0)
Przewodniki – ciała, w których występują swobodne ładunki elektryczne: elektrony lub jony
# W metalach (wszystkie metale to przewodniki) elektrony walencyjne (z ostatniej powłoki) nie są związane z atomami i tworzą wewnątrz tzw. gaz elektronowy. Mogą się one swobodnie poruszać w obrębie całej bryły metalu i dlatego nazywa się je swobodnymi elektronami.
# Po dotknięciu naładowanego przewodnika jego ładunek natychmiast zostaje odprowadzony (przez twoją rękę) do ziemi, więc nie można nim przyciągać skrawków papieru, czy innych ciał.
# Przewodniki można naelektryzować tylko wtedy, kiedy odizoluje się je od ziemi
Izolatory – ciała, w których nie występują swobodne ładunki elektryczne
# W izolatorach elektrony są mocno związane z atomami i nie mają możliwości oderwania się i swobodnego ruchu w obrębie ciała.
# Podczas pocierania niektóre elektrony odrywają się od atomów znajdujących się na powierzchni izolatora i przechodzą na powierzchnią drugiego ciała. Elektrony mają ładunek ujemny, zatem ciało, na które przeszły elektrony, ma ich nadmiar, czyli zgromadziło ładunek ujemny. Drugie ciało elektryzuje się dodatnio, ponieważ ma niedobór elektronów.
# izolatorami są między innymi: powietrze, czysta woda, guma, tworzywa sztuczne, szkło, ceramika, drewno.
Sposoby elektryzowania ciał:
@ pocieranie – elektrony z jednego ciała przechodzą do drugiego ciała, przez co jedno ciało elektryzuje się ujemnie, a drugie dodatnio. W przypadku izolatorów, zjawisko to zachodzi tylko tam, gdzie się one stykają.
@ dotyk – Polega na zetknięciu naelektryzowanego ciała z ciałem nienaelektryzowanym, albo naelektryzowanym odwrotnym znakiem. Przy zetknięciu ciała naładowanego ujemnie z ciałem obojętnym lub naładowanym dodatnio, elektrony z tego pierwszego przejdą na drugie, tak aby ładunki obu ciał wyrównały się, lub były do siebie jak najbardziej zbliżone. Przykład:
&Jedno ciało ma ładunek [q] = -500 C, a drugie ciało jest obojętne elektrycznie, czyli ma ładunek [q] = 0 C. Po zetknięciu oba ciała będą miały ładunek [q] = -250C
& Jedno ciało ma ładunek [q] = -100 C, a drugie ma ładunek [q] = 200C. Po zetknięciu pierwsze ciało będzie obojętne elektrycznie, czyli będzie miało ładunek [q] = 0 C, a drugie ciało będzie miało ładunek [q] = 100 C.
@ Indukcja – Polega na zbliżeniu dwóch ciał. Jeśli oba ciała są naładowane ujemnie, to elektrony będą się odpychać, w efekcie czego w jednym z nich zostaną odepchnięte ku dalszej części ciała, w drugim pozostaną przy bliższej części. Jeśli natomiast jedno ciało ma ładunek dodatni, a drugie ujemny, to w ciele o ładunku dodatnim elektrony zostaną odepchnięte ku jego dalszej części, a w ciele o ładunku Jemnym zostaną przyciągnięte do bliższej części.
Zasada zachowania ładunku elektrycznego – W izolowanym układzie ciał całkowity ładunek elektryczny, czyli suma ładunków dodatnich i ujemnych, nie ulega zmianie.
Atom – (nazwa pochodzi od greckiego słowa atomos, czyli niepodzielny) Jest to najmniejsza cząsteczka zachowująca właściwości pierwiastka. Zbudowana jest z jądra atomowego (złożonego z nukleonów: protonów [naładowanych dodatnio] i neutronów [obojętnych elektrycznie]) oraz z elektronów (naładowanych ujemnie) krążących wokół jądra po powłokach elektronowych. Atom jest elektrycznie obojętny z powodu takiej samej liczby protonów i elektronów.
# Masa elektronu jest 1836 razy mniejsza od masy protonu lub neutronu
# Ładunek protonu i elektronu ma tę samą wartość. Różnią się jedynie znakiem
Ładunek elementarny – najmniejszy ładunek występujący w stanie wolnym w przyrodzie.
# Oznacza się go e lub –e w zależności od znaku.
# Jednostką ładunku elektrycznego [q] w układzie SI jest 1 kulomb (1C). Nazwa tej jednostki pochodzi od francuskiego fizyka Charlesa Augustina de Coulomba.
# Kulomb to bardzo duży ładunek elektryczny.
# Ładunek elementarny wynosi e = 1,6 * 10-19
Jon – Atom, od którego w wyniku działania innych atomów oderwały się elektrony walencyjne. Dodatnie jony są zwane kationami, a ujemne jony zwane są anionami.
Prawo Coulomba – Siła oddziaływania między dwoma ładunkami jest wprost proporcjonalna do iloczynu tych ładunków i odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości między ładunkami.
Czyli:
& F = q1*q2 *k/r2
Gdzie:
F – siła oddziaływania
q1 – wartość ładunku pierwszego ciała
q2 – wartość ładunku drugiego ciała
r – odległość między ciałami
k – współczynnik proporcjonalności (wynosi k = 9*109; N*m2 / C2)
Pole elektrostatyczne – właściwość przestrzeni, w której na ładunki elektryczne działają siły elektrostatyczne. Wywołuje je każdy nieruchomy ładunek. Każdy inny ładunek umieszczony w tej przestrzeni zwany jest ładunkiem próbnym i podlega działaniu siły ze strony pola elektrostatycznego.
# Pole elektrostatyczne można przedstawić graficznie za pomocą linii pola. Ich zwrot zawsze ma kierunek „od plusa do minusa”, to znaczy, że w przypadku ciał naelektryzowanych ujemnie strzałka będzie skierowana ku ładunkowi, a ciałach naładowanych dodatnio, w stronę przeciwną niż ładunek
# Wyróżnia się pole promieniste ( gdy linie pola nie są równoległe) oraz pole jednorodne (gdy linie pola są równoległe).