Pole elektrostatyczne (pole elektryczne) - w fizyce przestrzeń w której na ładunek elektryczny działa siła. Pole to opisuje się przez natężenie pola elektrycznego lub potencjał elektryczny.
Potencjałem elektrycznym nazywamy iloraz energii potencjalnej punktowego ciała naelektryzowanego ładunkiem q i wartości tego ładunku.
Potencjał elektryczny, zwany również elektrostatycznym odpowiada energii potencjalnej ładunku przebywającemu w statycznym polu elektrycznym. Jednostką potencjału elektrycznego jest wolt. Obrazowo, potencjał elektryczny można sobie wyobrażać jako rodzaj "elektrycznego popychadła", przesuwającego ładunek z jednego miejsca w drugie.
Wolt jest to napięcie elektryczne między dwoma punktami pola, przy którym praca wykonana przy przesuwaniu ładunku 1 C między tymi punktami wynosi 1 J (wzór).
Kulomb (C) - to jednostka ładunku elektrycznego [A*s]
Prawo Coulomba głosi, że siła wzajemnego oddziaływania dwóch punktowych ładunków elektrycznych jest wprost proporcjonalna do iloczynu ładunków i odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości między ich środkami. Jest to podstawowe prawo elektrostatyki
Natężenie pola elektrycznego jest wektorową wielkością fizyczną równą stosunkowi wektora siły oddziaływania elektrostatycznego (F) działającej na umieszczony w danym punkcie pola ładunek próbny (Q) do wartości tego ładunku. Wzór na natężenie pola E=F:Q. Stałe pole elektryczne występuje gdy przez przewodnik płynie prąd elektryczny. Zmienne pole elektryczne występuje zawsze wraz ze zmiennym polem magnetycznym - wywołują siebie nawzajem i są nierozłączne, określa się je ogólnie jako pole elektromagnetyczne.
Przenikalność elektryczna - wielkość fizyczna, oznaczana grecką literą ε (epsilon), charakteryzująca właściwości elektryczne środowiska. Dla substancji izotropowych jest to wielkość skalarna, równa stosunkowi indukcji pola elektrycznego do natężenia tego pola:
Źródłem pola elektrycznego są ładunki elektryczne - Pierwsze równanie, zwane prawem Gaussa dla elektryczności.
Zmienne w czasie pole magnetyczne wytwarza wirowe pole elektryczne -Drugie równanie, zwane prawem Prawo Faradaya.
Zmienne pole elektryczne powoduje powstawanie pola magnetycznego, co określa czwarte równanie Maxwella.
Galwanometr
Konstrukcja galwanometru
Galwanometr to bardzo czuły miernik magnetoelektryczny. Służy on do mierzenia niewielkich wartości natężenia prądu elektrycznego (wykrywa nawet tysięczne części ampera), może też służyć do sygnalizacji stanu równowagi mostka elektrycznego.
Rozróżnia się kilka rodzajów galwanometrów, między innymi ze względu na budowę wewnętrzną - ze stałym uzwojeniem i ruchomym magnesem, ze stałym magnesem i ruchomym uzwojeniem, oraz ze względu na sposób wskazywania - galwanometr ze wskazówką, galwanometr zwierciadlany, galwanometr z wbudowanym źródłem światła.
Galwanometr stosowany był powszechnie w precycyjnych przyrządach pomiarowych w XX w., później wyparty został przez cyfrowe metody pomiaru. Na zdjęciu ustrój pomiarowy klasycznego galwanometru ze stałym magnesem i ruchomą cewką, ze wskazówką.
Budowa
Budowa i działanie galwanometru
Weźmy cienką prostokątną ramkę, zawieszoną na nitce pomiędzy magnesami (N i S). Dodatkowo w ramkę jest wsunięty rdzeń, dzięki któremu uzyskuje się niemal radialny rozkład natężenia pola magnetycznego. Na ramkę działają siły pochodzące od pola magnetyczego (moment obrotowy ramki), oraz siła pochodząca od nici podtrzymującej ramkę (moment skręcający pochodzący od stabilności nici). Oba momenty częściowo się równoważą, dlatego też, gdy przez ramkę przepłynie prąd, to ramka wychyli się ze swego położenia równowagi do nowego położenia równowagi. Kąt wychylenia ramki jest proporcjonalny do prądu płynącego przez ramkę. Jeśli do ramki przypniemy wskazówkę lub lekkie zwierciadło, będziemy mogli obserwować wychylenie ramki, a więc i natężenie prądu płynącego przez ramkę galwanometru.
Ponieważ galwanometr jest urządzeniem bardzo czułym, nie możemy go podpiąć do układu bezpośrednio.