Elektrostatyka
Okrycie elektryzowania ciał.
Nauka o elektryczności bierze początek w starożytności od obserwacji związanej z elektryzowaniem przez pocieranie Dwadzieścia pięć wieków temu Tales z Miletu spostrzegł, że potarty suknem bursztyn przyciąga, drobne ciała. Po upływie 2100 lat, angielski filozof i fizyk William Gilbert, stwierdził, że wiele innych ciał zachowuje się po potarciu podobnie jak bursztyn. Gilbert wprowadził do języka polskiego słowo \"elektryczność\". Nazwa Elektryczność pochodzi do greckiego słowa elektron (bursztyn).
Badanie elektryzowania ciał przez potarcie.
Czynność pocierania o siebie ciał,, w wyniku której ciała uzyskują taką właściwość jak potarty o sukno bursztyn, czyli właściwość przyciągania drobnych ciał, nazywamy elektryzowaniem przez potarcie.
Badanie ciał naelektryzowanych za pomocą neonówki.
Obserwując naelektryzowanie ciał za pomocą neonówki elektryzuje się substancje (nacieramy np. o gazetę), następnie przykładamy do niej, neonówke wtedy usłyszymy lekkie trzaski i można zaobserwować świecenie gazu w neonówce. Świecenie to wskazuje, że ciała podczas nacierania naelektryzowały się.
Badanie oddziałowywania ciał naelektryzowanych.
Podczas badania oddziałowywań naelektryzowanych ciał zabserwaliśmy dwa rodzaje odziałowyzań na odległość ciał naelektryzowanych- przyciąganie i odpychanie. Wynika to stąd, że ciała naelektryzowane mają pewną właściwości, od, której zależy charakter oddziałowywań. Tę właściwość nazywamy ładunkiem elektrycznym.
Dwa rodzaje ładunków elektrycznych.
Istnieją dwa rodzaje ładunków elektrycznych. ładunek dodatni oznaczamy znakiem plus i ładunek ujemny oznaczamy znakiem minus. Ładunki tego samego znaku nazywamy ładunkiem jednoimiennym, a ładunki przeciwnego znaku- różnoimiennym.
Jakościowe prawo odziaływania ładunków.
Ładunki jednoimienne odpychają się. Ładunki różnoimienne przyciągają się.
Odkrycie i właściwość elektronu.
Do końca ubiegłego stulecia nie przypuszczano, że mogą istnieć cząstki o masie mniejszej od masy atomu wodoru. Dopiero Joseph John Thomson w roku 1897, badając przepływ prądu elektrycznego w gazach rozszerzonych, odtruł cząstki o ujemnym ładunku elektrycznym. Nazwał je korpuskułami. Później dla pojedynczej cząstki przyjęła się nazwa elektron.
Jądrowy model atomu.
W swoim modelu atomu Rutherford założył, że cały ładunek dodatni atomu i prawie cała jego masa są skoncentrowane w bardzo małym obszarze, w stosunku do rozmiarów atomu, zwanych jądrem atomu. Dookoła jądra po zamkniętych orbitach (kołowych, eliptycznych) krążą elektrony, tworząc powłoki elektronowe. Dodatni ładunek elektryczny jądra równy jest wartości ujemnego ładunku wszystkich elektronów.
Model Bohra atomu wodoru.
W roku 1913 duński fizyk Nieles Bohr opracował model atomu wodoru. W modelu atomu wodoru dookoła jądra o elementarnym ładunku dodatnim.
Składniki jądra atomowego.
W skład jąder wchodzą dwa rodzaje cząstek; protony i neurony. Dla protonu i neutronu przyjela się zspólna nazwa nukleon.
Jony.
Atom, z którego zostanie usunięty elektron lub więcej elektronów, staje się dodatnio doładowaną cząstką i nazywa się jonem dodatnim. Wybicie elektronu z atomu nazywamy jonizacją atomu. Atom z przyłączonym elektronem ma ładunek ujemnym i nazywa sie jonem ujemnym.
Izolatory i przewodniki elektryczne.
Ze względu na właściwości elektryczne ciał wyróżnimy izolatory i przewodniki elektryczne. Metale należą do przewodników elektrycznych, natomiast tworzywa sztuczne oraz substancje takie jak szkło, siarka, jedwab zaliczamy do izolatorów elektrycznych.
Niebezpieczeństwo związane z gromadzenie się ładunków elektrycznych.
Ciała można naelektryzować nie tylko przez pocieranie o siebie, ale również przez rozdzielenie zetkniętych uprzednio ciał o gładkich powierzchniach. Szczególne zagrożenie stwarza przelewanie cieczy, których pary tworzą z powietrzem mieszaniny wybuchowe, jak np. benzyna,rozpuszczalnik. Przykłady gromadzenia się ładunków elektrycznych. -Przy w obuwiu o nieprzewodzących spodach po podłodze pokrytej materiałem izolacyjnym. -Przy owijaniu papieru lub folii izolacyjnej z bębna w maszynach drukarskich, w produkcji tworzyw sztucznych. -Przy wypływie cieczy z metalowych lub izolacyjnych dysz.
Model elektrycznej budowy metali.
Metal zbudowany jest z regularnie ułożonych jonów dodatnich.
Elektryczny model budowy izolatorów elektrycznych.
Przy zetknięciu izolatorów elektrony mogą przemieścić się z jednego ciała do drugiego. Nie mają one jednak swobody poruszania się w izolatorze.
Elektroskop.
Przyrząd, który wykorzystuje się do wielu doświadczeń z naelektryzowanymi ciałami. Do jego budowy wykorzystuje się przewodników i izolatorów elektrycznych.
Elektryzowanie ciał przez dotyk.
Sposób elektryzowania nazywamy elektryzowaniem przez dotknięcie ciałem naelektryzowanym.
Określenie ładunku ciała naelektryzowanego.
Kąt wychylenia wskazówki elektroskopu wzrasta, gdy zbliżamy do pręta ciało naelektryzowane ładunkiem o takim samym znaku, jaki ma pręt. Natomiast kąt wychylenia wskazówki maleje, gdy zbliżamy ciało naelektryzowane ładunkiem przeciwnego znaku niż znak ładunku pręta.
Zasada zachowania ładunku.
Ładunek eklektyczny układy ciał pozostaje stały, jeżeli do tego układy ładunek nie dopływa, ani z układu nie opływa. W szczególnym wypadku jest on równy zeru.
Siła odchylająca od pionu linijkę z zawieszoną na niej kulą.
Zwiększenie kąta odchylenia od pionu linijki z zawieszoną na niej kulą wywołane jest rosnącą wartością siły sprężystości działającej na kulę ze strony sprężyny.
Siła wzajemnego oddziaływania ładunków elektrycznych znajdujących się na ciałach w kształcie kuli wzrasta wraz ze zmniejszeniem odległości między nimi, maleje wraz ze wzrostem odległości.
Siła wzajemnego oddziaływania ładunków elektrycznych znajdujących się na kulach wzrasta wraz ze wzrostem wartości tych ładunków.
Jednostki ładunku elektrycznego.
Jednostką jest jeden kulomb (1C).
Ładunek elektryczny elektronu.
Ładunek elektronu jest elementają porcją ładunku. Wynosi on 1,6 10 C i nazywa się ładunkiem elementarnym.
Kto pierwszy odkrył prawo Kolumba?
Odkrycia ilościowego prawa wzajemnego oddziaływania nieruchomych ładunków elektrycznych dokonał angielski fizyk Henry Calendish w roku 1771. Wyników swojej pracy nie opublikował. Opublikowana je dopiero mniej więcej sto lat po jego śmierci. Do tego czasu prawo odziływania ładunków zostało ponownie odkryte przez fizyka Charess Coulomba w 1785r.
Prawo Coulomba.
Siła wzajemnego oddziaływania dwóch naelektryzowanych kolek jest wprost proporcjonalna do iloczynu ich ładunku i odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości między środkami. Wzór;
Siła kolombowska.
Siła odziałowywań elektrycznych -zmieniająca się z odległością zgodnie z prawem Coulomba.
Na czym polega oddziaływanie ładunków elektrycznych?
Polem elektrycznym nazywamy właściwość przestrzeni polegająca na tym, że na umieszczony ładunek w niej ładunek elektryczną działa siła tego pola. W przestrzeni, w której na ładunek elektryczny działają siła, istnieje pole elektryczne.
Ładunek próbny
Ładunki spoczywające są źródełek pola elektrostatycznego.
Centralne pole elektrostatyczne.
Jednorodne pole elektryczne.
Pole elektrostatyczne między równoległymi płytkami jest tym silniejsze, im większy ładunek elektryczny zgromadzony jest na płytkach.
Elektrofor.
W roku 1774 włoski fizyk Alessandro Voita zbudował urządzenie służące do gromadzenia ładunków elektrycznego na zasadzie zjawiska indukcji elektrostycznego na zasadzie zjawiska indukcji elektrostatycznego.
Prace wykonaną przez siłą pola obliczamy za pomocą wzoru; W = Fr.
Napięcie elektryczne.
Napięcie elektryczne między dwoma punktami pola elektrostatycznego obliczamy, dzieląc pracę, wykonaną przez pole nad ładunkiem na drodze między tymi punktami, przez wartość tego ładunku.
Jednostką napięcia elektrycznego jest jeden wolt (1V).
Napięcie elektryczne między dwoma punktami pola elektrostatycznego równe jest jednemu woltowi, jeżeli siła pola wykonuje nad ładunkiem jednego kolumna pracę jednego dżula. W= q U.
Potencjał elektryczny.
Napięcie elektryczne między dwoma punktami równe jest różnicy potencjałów tych punktach.
Co wskazuje elektroskop?
Można wycechować elektroskop, przyporządkowując różnym kątom wychylenia wskazówki- odpowiednie wartości potencjału pręta. Tak wycechowany elektroskop nazywa się elektrometrem.
Wartość kąta wychylenia wskazówki elektroskopu zależy od wartości potencjału pręta. Im większa wartość potencjału, tym większy kąt wychylenia wskazówki elektroskopu.
Pojemność elektryczną przewodnika nazywamy wielkość fizyczną, której miarą jest stosunek zgromadzonego na nim ładunku elektrycznego do potencjału. C=
Jednostką pojemności elektrycznej jest jeden farad (1F)
Pojemność elektryczna przewodnika równa jest 1F, jeśli ładunek 1C wytwarza potencjał 1V.
Kondensor.
Układ dwóch równoległych płytek metalowych przedzielonych izolatorem nazywamy kondensatorem płaskim, a jego płytki nazywamy okładkami.
Pojemność elektryczna kondensatora nazywamy wielkością fizyczną, którą obliczamy, dzieląc ładunek elektryczny Q jednej okładki przez napięcie między jego okładkami
Kondensor ma pojemność elektryczną jednego farada (1F), jeżeli przy napięciu między okładkami równym jednemu woltowi (1V) nagromadzony jest w nim ładunek elektryczny równy jest jednemu Kolumbowie (1C).
Energia ładowanego kondensora.
Dostarczoną kondensatorowi energie odnajdujemy w pozostałym Olu elektrycznym, czyli pole elektryczne ma energie.
Nauka o elektryczności bierze początek w starożytności od obserwacji związanej z elektryzowaniem przez pocieranie Dwadzieścia pięć wieków temu Tales z Miletu spostrzegł, że potarty suknem bursztyn przyciąga, drobne ciała. Po upływie 2100 lat, angielski filozof i fizyk William Gilbert, stwierdził, że wiele innych ciał zachowuje się po potarciu podobnie jak bursztyn. Gilbert wprowadził do języka polskiego słowo \"elektryczność\". Nazwa Elektryczność pochodzi do greckiego słowa elektron (bursztyn).
Badanie elektryzowania ciał przez potarcie.
Czynność pocierania o siebie ciał,, w wyniku której ciała uzyskują taką właściwość jak potarty o sukno bursztyn, czyli właściwość przyciągania drobnych ciał, nazywamy elektryzowaniem przez potarcie.
Badanie ciał naelektryzowanych za pomocą neonówki.
Obserwując naelektryzowanie ciał za pomocą neonówki elektryzuje się substancje (nacieramy np. o gazetę), następnie przykładamy do niej, neonówke wtedy usłyszymy lekkie trzaski i można zaobserwować świecenie gazu w neonówce. Świecenie to wskazuje, że ciała podczas nacierania naelektryzowały się.
Badanie oddziałowywania ciał naelektryzowanych.
Podczas badania oddziałowywań naelektryzowanych ciał zabserwaliśmy dwa rodzaje odziałowyzań na odległość ciał naelektryzowanych- przyciąganie i odpychanie. Wynika to stąd, że ciała naelektryzowane mają pewną właściwości, od, której zależy charakter oddziałowywań. Tę właściwość nazywamy ładunkiem elektrycznym.
Dwa rodzaje ładunków elektrycznych.
Istnieją dwa rodzaje ładunków elektrycznych. ładunek dodatni oznaczamy znakiem plus i ładunek ujemny oznaczamy znakiem minus. Ładunki tego samego znaku nazywamy ładunkiem jednoimiennym, a ładunki przeciwnego znaku- różnoimiennym.
Jakościowe prawo odziaływania ładunków.
Ładunki jednoimienne odpychają się. Ładunki różnoimienne przyciągają się.
Odkrycie i właściwość elektronu.
Do końca ubiegłego stulecia nie przypuszczano, że mogą istnieć cząstki o masie mniejszej od masy atomu wodoru. Dopiero Joseph John Thomson w roku 1897, badając przepływ prądu elektrycznego w gazach rozszerzonych, odtruł cząstki o ujemnym ładunku elektrycznym. Nazwał je korpuskułami. Później dla pojedynczej cząstki przyjęła się nazwa elektron.
Jądrowy model atomu.
W swoim modelu atomu Rutherford założył, że cały ładunek dodatni atomu i prawie cała jego masa są skoncentrowane w bardzo małym obszarze, w stosunku do rozmiarów atomu, zwanych jądrem atomu. Dookoła jądra po zamkniętych orbitach (kołowych, eliptycznych) krążą elektrony, tworząc powłoki elektronowe. Dodatni ładunek elektryczny jądra równy jest wartości ujemnego ładunku wszystkich elektronów.
Model Bohra atomu wodoru.
W roku 1913 duński fizyk Nieles Bohr opracował model atomu wodoru. W modelu atomu wodoru dookoła jądra o elementarnym ładunku dodatnim.
Składniki jądra atomowego.
W skład jąder wchodzą dwa rodzaje cząstek; protony i neurony. Dla protonu i neutronu przyjela się zspólna nazwa nukleon.
Jony.
Atom, z którego zostanie usunięty elektron lub więcej elektronów, staje się dodatnio doładowaną cząstką i nazywa się jonem dodatnim. Wybicie elektronu z atomu nazywamy jonizacją atomu. Atom z przyłączonym elektronem ma ładunek ujemnym i nazywa sie jonem ujemnym.
Izolatory i przewodniki elektryczne.
Ze względu na właściwości elektryczne ciał wyróżnimy izolatory i przewodniki elektryczne. Metale należą do przewodników elektrycznych, natomiast tworzywa sztuczne oraz substancje takie jak szkło, siarka, jedwab zaliczamy do izolatorów elektrycznych.
Niebezpieczeństwo związane z gromadzenie się ładunków elektrycznych.
Ciała można naelektryzować nie tylko przez pocieranie o siebie, ale również przez rozdzielenie zetkniętych uprzednio ciał o gładkich powierzchniach. Szczególne zagrożenie stwarza przelewanie cieczy, których pary tworzą z powietrzem mieszaniny wybuchowe, jak np. benzyna,rozpuszczalnik. Przykłady gromadzenia się ładunków elektrycznych. -Przy w obuwiu o nieprzewodzących spodach po podłodze pokrytej materiałem izolacyjnym. -Przy owijaniu papieru lub folii izolacyjnej z bębna w maszynach drukarskich, w produkcji tworzyw sztucznych. -Przy wypływie cieczy z metalowych lub izolacyjnych dysz.
Model elektrycznej budowy metali.
Metal zbudowany jest z regularnie ułożonych jonów dodatnich.
Elektryczny model budowy izolatorów elektrycznych.
Przy zetknięciu izolatorów elektrony mogą przemieścić się z jednego ciała do drugiego. Nie mają one jednak swobody poruszania się w izolatorze.
Elektroskop.
Przyrząd, który wykorzystuje się do wielu doświadczeń z naelektryzowanymi ciałami. Do jego budowy wykorzystuje się przewodników i izolatorów elektrycznych.
Elektryzowanie ciał przez dotyk.
Sposób elektryzowania nazywamy elektryzowaniem przez dotknięcie ciałem naelektryzowanym.
Określenie ładunku ciała naelektryzowanego.
Kąt wychylenia wskazówki elektroskopu wzrasta, gdy zbliżamy do pręta ciało naelektryzowane ładunkiem o takim samym znaku, jaki ma pręt. Natomiast kąt wychylenia wskazówki maleje, gdy zbliżamy ciało naelektryzowane ładunkiem przeciwnego znaku niż znak ładunku pręta.
Zasada zachowania ładunku.
Ładunek eklektyczny układy ciał pozostaje stały, jeżeli do tego układy ładunek nie dopływa, ani z układu nie opływa. W szczególnym wypadku jest on równy zeru.
Siła odchylająca od pionu linijkę z zawieszoną na niej kulą.
Zwiększenie kąta odchylenia od pionu linijki z zawieszoną na niej kulą wywołane jest rosnącą wartością siły sprężystości działającej na kulę ze strony sprężyny.
Siła wzajemnego oddziaływania ładunków elektrycznych znajdujących się na ciałach w kształcie kuli wzrasta wraz ze zmniejszeniem odległości między nimi, maleje wraz ze wzrostem odległości.
Siła wzajemnego oddziaływania ładunków elektrycznych znajdujących się na kulach wzrasta wraz ze wzrostem wartości tych ładunków.
Jednostki ładunku elektrycznego.
Jednostką jest jeden kulomb (1C).
Ładunek elektryczny elektronu.
Ładunek elektronu jest elementają porcją ładunku. Wynosi on 1,6 10 C i nazywa się ładunkiem elementarnym.
Kto pierwszy odkrył prawo Kolumba?
Odkrycia ilościowego prawa wzajemnego oddziaływania nieruchomych ładunków elektrycznych dokonał angielski fizyk Henry Calendish w roku 1771. Wyników swojej pracy nie opublikował. Opublikowana je dopiero mniej więcej sto lat po jego śmierci. Do tego czasu prawo odziływania ładunków zostało ponownie odkryte przez fizyka Charess Coulomba w 1785r.
Prawo Coulomba.
Siła wzajemnego oddziaływania dwóch naelektryzowanych kolek jest wprost proporcjonalna do iloczynu ich ładunku i odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości między środkami. Wzór;
Siła kolombowska.
Siła odziałowywań elektrycznych -zmieniająca się z odległością zgodnie z prawem Coulomba.
Na czym polega oddziaływanie ładunków elektrycznych?
Polem elektrycznym nazywamy właściwość przestrzeni polegająca na tym, że na umieszczony ładunek w niej ładunek elektryczną działa siła tego pola. W przestrzeni, w której na ładunek elektryczny działają siła, istnieje pole elektryczne.
Ładunek próbny
Ładunki spoczywające są źródełek pola elektrostatycznego.
Centralne pole elektrostatyczne.
Jednorodne pole elektryczne.
Pole elektrostatyczne między równoległymi płytkami jest tym silniejsze, im większy ładunek elektryczny zgromadzony jest na płytkach.
Elektrofor.
W roku 1774 włoski fizyk Alessandro Voita zbudował urządzenie służące do gromadzenia ładunków elektrycznego na zasadzie zjawiska indukcji elektrostycznego na zasadzie zjawiska indukcji elektrostatycznego.
Prace wykonaną przez siłą pola obliczamy za pomocą wzoru; W = Fr.
Napięcie elektryczne.
Napięcie elektryczne między dwoma punktami pola elektrostatycznego obliczamy, dzieląc pracę, wykonaną przez pole nad ładunkiem na drodze między tymi punktami, przez wartość tego ładunku.
Jednostką napięcia elektrycznego jest jeden wolt (1V).
Napięcie elektryczne między dwoma punktami pola elektrostatycznego równe jest jednemu woltowi, jeżeli siła pola wykonuje nad ładunkiem jednego kolumna pracę jednego dżula. W= q U.
Potencjał elektryczny.
Napięcie elektryczne między dwoma punktami równe jest różnicy potencjałów tych punktach.
Co wskazuje elektroskop?
Można wycechować elektroskop, przyporządkowując różnym kątom wychylenia wskazówki- odpowiednie wartości potencjału pręta. Tak wycechowany elektroskop nazywa się elektrometrem.
Wartość kąta wychylenia wskazówki elektroskopu zależy od wartości potencjału pręta. Im większa wartość potencjału, tym większy kąt wychylenia wskazówki elektroskopu.
Pojemność elektryczną przewodnika nazywamy wielkość fizyczną, której miarą jest stosunek zgromadzonego na nim ładunku elektrycznego do potencjału. C=
Jednostką pojemności elektrycznej jest jeden farad (1F)
Pojemność elektryczna przewodnika równa jest 1F, jeśli ładunek 1C wytwarza potencjał 1V.
Kondensor.
Układ dwóch równoległych płytek metalowych przedzielonych izolatorem nazywamy kondensatorem płaskim, a jego płytki nazywamy okładkami.
Pojemność elektryczna kondensatora nazywamy wielkością fizyczną, którą obliczamy, dzieląc ładunek elektryczny Q jednej okładki przez napięcie między jego okładkami
Kondensor ma pojemność elektryczną jednego farada (1F), jeżeli przy napięciu między okładkami równym jednemu woltowi (1V) nagromadzony jest w nim ładunek elektryczny równy jest jednemu Kolumbowie (1C).
Energia ładowanego kondensora.
Dostarczoną kondensatorowi energie odnajdujemy w pozostałym Olu elektrycznym, czyli pole elektryczne ma energie.
W kategorii: Fizyka