V rámci dnešnej hodiny sa zoznámime s takou fyzikálnou veličinou, akou je náboj, pozrieme si príklady prenosu nábojov z jedného telesa na druhé, dozvieme sa o delení nábojov na dva druhy a o interakcii nabitých telies.
Téma: Elektromagnetické javy
Poučenie: Elektrifikácia tiel pri kontakte. Interakcia nabitých telies. Dva druhy poplatkov
Táto lekcia je úvodom do novej časti „Elektromagnetické javy“ a rozoberieme si v nej základné pojmy, ktoré sú s ňou spojené: náboj, jeho typy, elektrifikácia a interakcia nabitých telies.
História pojmu "elektrina"
V prvom rade by sme mali začať s diskusiou o takej veci, ako je elektrina. V modernom svete sa s ním neustále stretávame na úrovni domácností a už si nevieme predstaviť svoj život bez počítača, televízora, chladničky, elektrického osvetlenia atď. Všetky tieto zariadenia, pokiaľ vieme, fungujú vďaka elektrickému prúdu a obklopujú nás všade. Aj technológie spočiatku nie úplne závislé od elektriny, ako napríklad prevádzka spaľovacieho motora v aute, sa pomaly začínajú vytrácať do histórie a ich miesto aktívne nastupujú elektromotory. Odkiaľ sa teda vzalo slovo „elektrický“?
Slovo „elektrický“ pochádza z gréckeho slova „elektrón“, čo znamená „jantár“ (fosílna živica, obr. 1). Aj keď by sa malo, samozrejme, okamžite stanoviť, že medzi všetkými elektrickými javmi a jantárom neexistuje priame spojenie, a o niečo neskôr pochopíme, odkiaľ sa takáto asociácia medzi starovekými vedcami vzala.
Prvé pozorovania elektrických javov sa datujú do 5. – 6. storočia pred Kristom. e. Predpokladá sa, že Thales z Milétu (starogrécky filozof a matematik z Milétu, obr. 2) prvýkrát pozoroval elektrickú interakciu telies. Uskutočnil nasledujúci experiment: natrel jantár srsťou, potom ho priblížil k malým telám (prachové častice, hobliny alebo perie) a pozoroval, že tieto telá začali priťahovať jantár bez vtedy vysvetliteľného dôvodu. Thales nebol jediným vedcom, ktorý následne aktívne vykonával elektrické experimenty s jantárom, čo viedlo k vzniku slova „elektrón“ a pojmu „elektrický“.
Ryža. 2. Thales of Miletus ()
Simulujeme podobné experimenty s elektrickou interakciou telies, na to vezmeme jemne nasekaný papier, sklenenú tyčinku a list papiera. Ak potriete sklenenou tyčinkou list papiera a potom ju privediete na jemne narezané kúsky papiera, uvidíte efekt priťahovania malých kúskov k sklenenej tyčinke (obr. 3).
Zaujímavosťou je, že po prvýkrát bol takýto proces úplne vysvetlený až v 16. storočí. Potom sa zistilo, že existujú dva typy elektriny a navzájom sa ovplyvňujú. Pojem elektrická interakcia sa objavil v polovici 18. storočia a je spojený s menom amerického vedca Benjamina Franklina (obr. 4). Bol to on, kto prvýkrát predstavil koncept elektrického náboja.
Ryža. 4. Benjamin Franklin ()
Definícia.Nabíjačka- fyzikálna veličina, ktorá charakterizuje veľkosť vzájomného pôsobenia nabitých telies.
To, čo sme mali možnosť pozorovať v experimente s priťahovaním kúskov papiera k elektrifikovanej tyči, dokazuje prítomnosť elektrických interakčných síl a veľkosť týchto síl charakterizuje taký pojem ako náboj. Skutočnosť, že sily elektrickej interakcie môžu byť rôzne, sa dá ľahko overiť experimentálne, napríklad trením tej istej palice s rôznou intenzitou.
Na uskutočnenie ďalšieho pokusu potrebujeme rovnakú sklenenú tyčinku, list papiera a papierový chochol upevnený na železnej tyči (obr. 5). Ak potriete palicu listom papiera a potom sa ho dotknete železnej tyče, bude viditeľný jav odpudzovania prúžkov sultánovho papiera od seba, a ak zopakujete trenie a dotyk niekoľkokrát, uvidíte, že účinok sa zvýši. Pozorovaný jav sa nazýva elektrifikácia.
Ryža. 5. Papierový sultán ()
Definícia.Elektrifikácia- oddelenie elektrických nábojov v dôsledku tesného kontaktu dvoch alebo viacerých telies.
Elektrifikácia môže nastať niekoľkými spôsobmi, prvé dva sme dnes zvážili:
Elektrifikácia trením;
Elektrifikácia dotykom;
Elektrizácia navádzaním.
Zvážte elektrifikáciu podľa pokynov. Aby ste to urobili, vezmite pravítko a položte ho na železnú tyč, na ktorej je pripevnený papierový sultán, potom sa dotkneme tyče, aby sme z nej odstránili náboj a narovnali pásy sultána. Potom sklenenú tyčinku zelektrizujeme trením o papier a privedieme k pravidlu, výsledkom bude, že pravítko sa začne otáčať na vrchu železnej tyče. V tomto prípade sa pravítka nedotýkajte sklenenou tyčinkou. To dokazuje, že existuje elektrifikácia bez priameho kontaktu medzi orgánmi - elektrifikácia vedením.
Prvé štúdie o hodnotách elektrických nábojov sa datujú do neskoršieho obdobia v histórii ako objavy a pokusy popísať elektrické interakcie telies. Na konci 18. storočia vedci dospeli k záveru, že rozdelenie náboja vedie k dvom zásadne odlišným výsledkom a bolo rozhodnuté podmienečne rozdeliť náboje na dva typy: pozitívne a negatívne. Aby bolo možné rozlíšiť tieto dva typy nábojov a určiť, ktorý je kladný a ktorý záporný, dohodli sme sa na použití dvoch základných experimentov: ak potriete sklenenou tyčinkou papier (hodváb), vytvorí sa na ňom kladný náboj. tyč; ak otriete ebonitovú tyčinku o srsť, vytvorí sa na tyčinke záporný náboj (obr. 6).
Komentujte.Ebonit- gumový materiál s vysokým obsahom síry.
Ryža. 6. Elektrifikácia palíc s dvoma typmi nábojov ()
Okrem toho, že sa zaviedlo delenie nábojov na dva typy, zaznamenalo sa pravidlo ich vzájomného pôsobenia (obr. 7):
Rovnomenné náboje sa navzájom odpudzujú;
Opačné náboje sa priťahujú.
Ryža. 7. Interakcia poplatkov ()
Pre toto pravidlo interakcie zvážte nasledujúci experiment. Sklenenú tyčinku trením zelektrizujeme (t.j. prenesieme na ňu kladný náboj) a dotkneme sa tyčinky, na ktorej je upevnený papierový sultán, v dôsledku čoho uvidíme efekt, ktorý už bol diskutovaný vyššie - prúžky sultán sa začne navzájom odpudzovať. Teraz si môžeme vysvetliť, prečo k tomuto javu dochádza – keďže pásiky sultána sú kladne nabité (rovnakého mena), začnú sa čo najviac odpudzovať a vytvárajú postavu v tvare gule. Navyše, pre názornejšiu ukážku odpudzovania rovnako nabitých telies môžete sklenenú tyčinku potretú papierom priviesť k zelektrizovanému chocholu a bude jasne vidieť, ako sa budú pásy papiera od tyče odchyľovať.
Zároveň je možné v nasledujúcom experimente pozorovať dva javy – priťahovanie opačne nabitých telies a odpudzovanie podobne nabitých telies. Na to si musíte vziať sklenenú tyčinku, papier a fóliovú objímku, upevnenú závitom na statíve. Ak potriete palicu papierom a privediete ju k nezaťaženému rukávu, rukáv sa najskôr pritiahne k tyči a po dotyku sa začne odpudzovať. Vysvetľuje sa to tým, že najskôr sa objímka, kým nemá náboj, pritiahne k hokejke, hokejka na ňu prenesie časť svojho náboja a podobne nabitá objímka sa od hokejky odpudí.
Komentujte. Otázkou však zostáva, prečo pôvodne nenabitá nábojnica priťahuje palicu. Je ťažké to vysvetliť pomocou vedomostí, ktoré máme k dispozícii v súčasnej fáze štúdia školskej fyziky, skúsme to však s pohľadom dopredu urobiť stručne. Pretože puzdro je vodič, potom, keď je vo vonkajšom elektrickom poli, je v ňom pozorovaný fenomén oddelenia náboja. Prejavuje sa to tak, že voľné elektróny v materiáli objímky sa pohybujú na stranu, ktorá je najbližšie ku kladne nabitej tyči. Výsledkom je, že puzdro sa rozdelí na dve podmienené oblasti: jedna je negatívne nabitá (kde je nadbytok elektrónov), druhá je nabitá kladne (kde je nedostatok elektrónov). Pretože negatívna oblasť objímky je umiestnená bližšie ku kladne nabitej tyči ako jej kladne nabitá časť, príťažlivosť medzi opačnými nábojmi prevládne a objímka bude priťahovaná k tyči. Potom obe telá získajú rovnaký náboj a odpudzujú sa.
Podrobnejšie sa tejto problematike venuje 10. ročník v téme: "Vodiče a dielektrika vo vonkajšom elektrickom poli."
V ďalšej lekcii sa bude brať do úvahy princíp fungovania takéhoto zariadenia ako elektroskop.
Bibliografia
- Gendenshtein L.E., Kaidalov A.B., Kozhevnikov V.B. Fyzika 8 / Ed. Orlová V.A., Roizena I.I. - M.: Mnemosyne.
- Peryshkin A. V. Fyzika 8. - M .: Drop, 2010.
- Fadeeva A. A., Zasov A. V., Kiselev D. F. Fyzika 8. - M .: Vzdelávanie.
- Encyklopédia Brockhaus F.A. a Efron I.A. ().
- YouTube().
- YouTube().
Domáca úloha
- Stránka 59: Otázky č. 1-4. Peryshkin A. V. Fyzika 8. - M .: Drop, 2010.
- Kovová fóliová guľa bola kladne nabitá. Bola vybitá a lopta sa stala neutrálnou. Dá sa povedať, že náboj lopty zmizol?
- Pri výrobe sa na zachytenie prachu alebo zníženie emisií vzduch čistí pomocou elektrostatických odlučovačov. V týchto filtroch prúdi vzduch okolo opačne nabitých kovových tyčí. Prečo tieto tyče priťahujú prach?
- Existuje spôsob, ako nabiť aspoň časť tela pozitívne alebo negatívne bez toho, aby ste sa tohto tela dotkli iným nabitým telom? Odpoveď zdôvodnite.
Elektrostatika študuje vlastnosti a interakcie elektricky nabitých telies alebo častíc, ktoré sú nehybné v inerciálnej vzťažnej sústave.
Najjednoduchším javom, pri ktorom sa odhaľuje skutočnosť existencie a interakcie elektrických nábojov, je elektrifikácia telies pri kontakte. Vezmite dva pásy papiera a niekoľkokrát po nich prejdite plastovým perom. Ak vezmete pero a prúžok papiera a začnete ich približovať k sebe, prúžok papiera sa začne ohýbať smerom k peru, t.j. medzi nimi vznikajú príťažlivé sily. Ak vezmete dva pásy a začnete ich približovať, pásy sa začnú ohýbať v rôznych smeroch, t.j. medzi nimi vznikajú odpudivé sily.
Interakcia telies nájdených v tomto experimente je tzv elektromagnetické. Fyzikálna veličina, ktorá určuje elektromagnetickú interakciu, sa nazýva nabíjačka.
Schopnosť elektrických nábojov vzájomne sa priťahovať a odpudzovať sa vysvetľuje existenciou dvoch typov nábojov: pozitívneho a negatívneho.
Je zrejmé, že pri kontakte s plastovým perom sa na dvoch rovnakých prúžkoch papiera objavia elektrické náboje rovnakého znaku. Tieto pásy sa navzájom odpudzujú, takže náboje rovnakého znamenia sa navzájom odpudzujú. Príťažlivé sily pôsobia medzi nábojmi rôznych znamení.
Coulombov zákon
Možno nazvať náboje rozložené na telesách, ktorých rozmery sú oveľa menšie ako vzdialenosti medzi nimi určiť, pretože v tomto prípade ani tvar, ani rozmery telies výrazne neovplyvňujú interakcie medzi nimi.
Interakcia pevných elektrických nábojov je tzv elektrostatické alebo Coulomb interakcia. Sily elektrostatickej interakcie závisia od tvaru a veľkosti interagujúcich telies a od charakteru rozloženia nábojov na nich.
Sila interakcie dvoch bodových nehybných nabitých telies vo vákuu je priamo úmerná súčinu absolútnych hodnôt nábojov a nepriamo úmerná druhej mocnine vzdialenosti medzi nimi:
Ak sú telesá v médiu s dielektrickou konštantou, potom bude sila interakcie oslabená faktorom
Interakčné sily dvoch bodových pevných telies smerujú pozdĺž priamky spájajúcej tieto telesá.
Jednotka elektrického náboja v medzinárodnom systéme je akceptovaná prívesok. 1 C je náboj, ktorý prejde za 1 s prierezom vodiča pri prúde 1 A.
Koeficient úmernosti pri vyjadrení Coulombovho zákona v sústave SI je
Namiesto toho faktor tzv elektrická konštanta
Pomocou elektrickej konštanty má Coulombov zákon tvar 
Ak existuje sústava bodových nábojov, potom sila pôsobiaca na každý z nich je definovaná ako vektorový súčet síl pôsobiacich na daný náboj od všetkých ostatných nábojov sústavy. V tomto prípade sa sila interakcie daného náboja s konkrétnym nábojom vypočíta tak, ako keby neexistovali žiadne iné náboje ( princíp superpozície).
3. Elektrické pole. (definícia, napätie, potenciál, vzor elektrického poľa)
Elektrické pole
Interakcia elektrických nábojov sa vysvetľuje tým, že okolo každého náboja je elektrické pole. Elektrické pole náboja je hmotný objekt, je spojité v priestore a je schopné pôsobiť na iné elektrické náboje. Elektrické pole stacionárnych nábojov je tzv elektrostatické. Elektrostatické pole je tvorené iba elektrickými nábojmi, existuje v priestore okolo týchto nábojov a je s nimi neoddeliteľne spojené.
Elektrické pole náboja je hmotný objekt, je spojité v priestore a je schopné pôsobiť na iné elektrické náboje. Ak sa nabitá palica privedie k elektroskopu bez toho, aby sa dotkla jeho osi, v určitej vzdialenosti, šíp sa bude stále kloniť. Toto je pôsobenie elektrického poľa.
Elektrické pole
1 elektrický náboj
Elektromagnetické interakcie patria medzi najzákladnejšie interakcie v prírode. Sily pružnosti a trenia, tlak kvapaliny a plynu a mnohé ďalšie možno redukovať na elektromagnetické sily medzi časticami hmoty. Samotné elektromagnetické interakcie už nie sú redukované na iné, hlbšie typy interakcií. Rovnako zásadným typom interakcie je gravitácia – gravitačná príťažlivosť akýchkoľvek dvoch telies. Medzi elektromagnetickými a gravitačnými interakciami však existuje niekoľko dôležitých rozdielov.
1. Na elektromagnetických interakciách sa nemôže zúčastniť každý, ale iba nabité telesá (majú elektrický náboj).
2. Gravitačná interakcia je vždy príťažlivosť jedného tela k druhému. Elektromagnetické interakcie môžu byť príťažlivosťou aj odpudzovaním.
3. Elektromagnetická interakcia je oveľa intenzívnejšia ako gravitačná. Napríklad elektrická odpudivá sila dvoch elektrónov je 1042-krát väčšia ako sila ich gravitačnej príťažlivosti.
Každé nabité teleso má určité množstvo elektrického náboja q. Elektrický náboj je fyzikálna veličina, ktorá určuje silu elektromagnetickej interakcie medzi objektmi prírody. Jednotkou náboja je prívesok (C).
1.1 Dva typy nabíjania
Keďže gravitačná interakcia je vždy príťažlivá, hmotnosti všetkých telies sú nezáporné. To však neplatí pre poplatky. Dva typy elektromagnetickej interakcie - príťažlivosť a odpudzovanie - sú pohodlne opísané zavedením dvoch typov elektrických nábojov: pozitívne a negatívne.
Náboje rôznych znamení sa navzájom priťahujú a náboje toho istého znamenia sa odpudzujú. Toto je znázornené na obr. 1; guľôčky zavesené na vláknach dostávajú náboje jedného alebo druhého znaku.
Ryža. 1. Interakcia dvoch typov nábojov
Všadeprítomný prejav elektromagnetických síl sa vysvetľuje skutočnosťou, že nabité častice sú prítomné v atómoch akejkoľvek látky: kladne nabité protóny sú súčasťou atómového jadra a záporne nabité elektróny sa pohybujú po dráhach okolo jadra. Náboje protónu a elektrónu sú v absolútnej hodnote rovnaké a počet protónov v jadre sa rovná počtu elektrónov na obežných dráhach, a preto sa ukazuje, že atóm ako celok je elektricky neutrálny. Preto za normálnych podmienok nevnímame elektromagnetické vplyvy iných ( Jednotka náboja sa určuje v jednotke prúdu. 1 C je náboj, ktorý prejde prierezom vodiča za 1 s pri prúde 1 A.) telesá: celkový náboj každého z nich sa rovná nule a nabité častice sú rovnomerne rozložené po celom objeme telesa. Ale ak dôjde k porušeniu elektrickej neutrality (napríklad v dôsledku elektrifikácie), telo okamžite začne pôsobiť na okolité nabité častice.
Prečo existujú práve dva typy elektrických nábojov a nie nejaký iný počet, v súčasnosti nie je známe. Môžeme len tvrdiť, že akceptovanie tohto faktu ako primárneho poskytuje adekvátny popis elektromagnetických interakcií.
Protónový náboj je 1,6 10 −19 C. Náboj elektrónu je opačný v znamienku a rovná sa -1,6 · 10 -19 C. Nazýva sa hodnota e = 1,6 10 −19 C elementárny náboj. Toto je minimálny možný náboj: voľné častice s menším nábojom sa v experimentoch nenašli. Fyzika zatiaľ nevie vysvetliť, prečo má príroda najmenší náboj a prečo je jej veľkosť práve taká.
Náboj akéhokoľvek telesa q vždy pozostáva z celá počet elementárnych nábojov: q = ± Ne. Ak q< 0, то тело имеет избыточное количество N электронов (по сравнению с количеством протонов). Если же q >0, potom naopak telu chýbajú elektróny: protónov je viac N.
1.2 Elektrifikácia telies
Aby makroskopické teleso mohlo pôsobiť elektrickým vplyvom na iné telesá, musí byť elektrifikované. Elektrifikácia- ide o porušenie elektrickej neutrality tela alebo jeho častí. V dôsledku elektrifikácie sa telo stáva schopným elektromagnetických interakcií.
Jedným zo spôsobov, ako zelektrizovať teleso, je odovzdať mu elektrický náboj, teda dosiahnuť prebytok nábojov rovnakého znamienka v danom telese. To sa dá ľahko urobiť s trením.
Takže pri trení sklenenej tyčinky hodvábom sa časť jej záporných nábojov dostane do hodvábu. Výsledkom je, že tyčinka je nabitá kladne a hodváb záporne. Ale pri trení ebonitovej tyčinky vlnou sa časť záporných nábojov prenáša z vlny na tyčinku: tyčinka je nabitá záporne a vlna je nabitá kladne.
Tento spôsob elektrifikácie telies sa nazýva trecia elektrifikácia. Trenie je elektrizované zakaždým, keď si prevlečiete sveter cez hlavu.
Iný typ elektrifikácie je tzv elektrostatická indukcia, alebo elektrifikácia prostredníctvom vplyvu. V tomto prípade zostáva celkový náboj tela rovný nule, ale je prerozdelený tak, že v niektorých častiach tela sa hromadia kladné náboje a v iných záporné náboje.
Ryža. 2. Elektrostatická indukcia
Pozrime sa na obr. 2. V určitej vzdialenosti od kovového telesa je kladný náboj q. Priťahuje negatívne náboje kovu (voľné elektróny), ktoré sa hromadia v oblastiach povrchu tela, ktoré sú najbližšie k náboju. Vo vzdialených oblastiach zostávajú nekompenzované kladné náboje.
Napriek tomu, že celkový náboj kovového tela zostal rovný nule, došlo v tele k priestorovému oddeleniu nábojov. Ak teraz rozdelíme telo pozdĺž bodkovanej čiary, potom bude pravá polovica nabitá záporne a ľavá kladne. Elektrifikáciu tela môžete pozorovať pomocou elektroskopu. Jednoduchý elektroskop je znázornený na obr. 3.
Ryža. 3. Elektroskop
Čo sa stane v tomto prípade? Kladne nabitá tyč (napríklad predtým otretá) sa privedie na disk elektroskopu a zbiera na ňom záporný náboj. Nižšie na pohyblivých listoch elektroskopu zostávajú nekompenzované kladné náboje; odtláčaním od seba sa listy rozchádzajú v rôznych smeroch. Ak prútik odstránite, náboje sa vrátia na svoje miesto a listy padnú späť.
Fenomén elektrostatickej indukcie v grandióznom meradle je pozorovaný počas búrky. Na obr. 4 vidíme, ako nad zemou prechádza búrkový mrak.
Ryža. 4. Elektrifikácia zeme búrkovým mrakom
Vo vnútri oblaku sa nachádzajú ľadové kryhy rôznych veľkostí, ktoré sa miešajú stúpajúcimi prúdmi vzduchu, narážajú do seba a elektrizujú. V tomto prípade sa ukazuje, že záporný náboj sa hromadí v spodnej časti oblaku a kladný náboj sa hromadí v hornej časti.
Záporne nabitá spodná časť oblaku indukuje kladné náboje na povrchu zeme. Objaví sa obrovský kondenzátor s kolosálnym napätím medzi mrakom a zemou. Ak je toto napätie dostatočné na prerazenie vzduchovej medzery, dôjde k výboju – vám dobre známemu blesku.
1.3 Zákon zachovania náboja
Vráťme sa napríklad k elektrifikácii trením – trením palice handričkou. V tomto prípade palica a kus látky získajú náboje rovnakej veľkosti a opačného znamienka. Ich celkový náboj, keďže bol pred interakciou rovný nule, zostáva po interakcii rovný nule.
Vidíme tu zákon zachovania náboja, ktorý hovorí: v uzavretom systéme telies zostáva algebraický súčet nábojov nezmenený v akýchkoľvek procesoch, ktoré sa vyskytujú s týmito telesami:
q1 + q2 + . . . + qn = konšt.
Uzatvorenosť sústavy telies znamená, že tieto telesá si môžu vymieňať náboje iba medzi sebou, ale nie s inými objektmi mimo daného systému.
Keď je palica elektrifikovaná, nie je nič prekvapujúce pri zachovaní náboja: koľko nabitých častíc opustilo palicu - rovnaké množstvo prišlo na kus látky (alebo naopak). Je prekvapujúce, že pri zložitejších procesoch, sprevádzaných vzájomnými premenami elementárnych častíc a zmenou počtu nabitých častíc v systéme, sa stále zachováva celkový náboj! Napríklad na obr. Obrázok 5 znázorňuje proces γ → e − + e +, pri ktorom sa časť elektromagnetického žiarenia γ (tzv. fotón) mení na dve nabité častice - elektrón e − a pozitrón e +. Takýto proces je možný za určitých podmienok – napríklad v elektrickom poli atómového jadra.
Ryža. 5. Vytvorenie páru elektrón-pozitrón
Nabitie pozitrónu sa v absolútnej hodnote rovná náboju elektrónu a je opačné v znamienku. Zákon zachovania náboja je splnený! Skutočne, na začiatku procesu sme mali fotón, ktorého náboj je nulový, a na konci sme dostali dve častice s nulovým celkovým nábojom.
Zákon zachovania náboja (spolu s existenciou najmenšieho elementárneho náboja) je dnes primárnym vedeckým faktom. Fyzikom sa zatiaľ nepodarilo vysvetliť, prečo sa príroda správa tak a nie inak. Môžeme len konštatovať, že tieto skutočnosti potvrdzujú početné fyzikálne experimenty.
2 Coulombov zákon
Interakcia pevných (v danej inerciálnej vzťažnej sústave) nábojov sa nazýva elektrostatické. Najľahšie sa to učí.
Časť elektrodynamiky, ktorá študuje interakciu pevných nábojov, sa nazýva elektrostatika. Základným zákonom elektrostatiky je Coulombov zákon.
Na pohľad je Coulombov zákon prekvapivo podobný zákonu univerzálnej gravitácie, ktorý určuje povahu gravitačnej interakcie hmotných bodov. Coulombov zákon je zákon elektrostatickej interakcie bodových nábojov.
bodový poplatok je nabité teleso, ktorého rozmery sú oveľa menšie ako iné rozmery charakteristické pre daný problém. Najmä veľkosti bodových poplatkov sú zanedbateľné v porovnaní so vzdialenosťami medzi nimi.
Bodový náboj je rovnaká idealizácia ako hmotný bod, hmota bodu atď. V prípade bodových nábojov môžeme jednoznačne hovoriť o vzdialenosti medzi nimi bez toho, aby sme premýšľali o tom, medzi ktorými konkrétnymi bodmi nabitých telies sa táto vzdialenosť meria.
Coulombov zákon. Sila interakcie dvoch pevných bodových nábojov vo vákuu je priamo úmerná súčinu absolútnych hodnôt nábojov a nepriamo úmerná štvorcu vzdialenosti medzi nimi.
Táto sila sa nazýva Coulomb. Vektor Coulombovej sily vždy leží na priamke, ktorá spája interagujúce náboje. Pre Coulombovu silu platí tretí Newtonov zákon: náboje na seba pôsobia silami rovnakej veľkosti a opačného smeru.
Ako príklad na obr. 6 sú znázornené sily Fl a F2, s ktorými interagujú dva záporné náboje.
Ryža. 6. Coulombova sila
Ak sú náboje rovnaké v moduloch q1 a q2 vo vzdialenosti r od seba, potom interagujú so silou
Koeficient proporcionality k v sústave SI je:
k \u003d 9 10 9 N m 2 / C 2.
V porovnaní so zákonom univerzálnej gravitácie potom v Coulombovom zákone zohrávajú úlohu bodových hmôt bodové náboje a namiesto gravitačnej konštanty G existuje koeficient k. Matematicky sú vzorce týchto zákonov usporiadané rovnako. Dôležitým fyzikálnym rozdielom je, že gravitačná interakcia je vždy príťažlivosťou a interakcia nábojov môže byť príťažlivosťou aj odpudzovaním.
Náhodou sa stalo, že popri konštante k existuje ďalšia fundamentálna konštanta ε 0 súvisiaca s k vzťahom
Konštanta ε 0 sa nazýva elektrická konštanta. Rovná sa:
ε 0 \u003d 1 / 4πk \u003d 8,85 10 -12 C 2 / N m 2.
Coulombov zákon s elektrickou konštantou vyzerá takto:
Prax ukazuje, že je naplnený takzvaný princíp superpozície. Pozostáva z dvoch vyhlásení:
- Coulombova sila interakcie dvoch nábojov nezávisí od prítomnosti iných nabitých telies.
- Predpokladajme, že náboj q interaguje so sústavou nábojov q1, q2, . . . , qn. Ak každý z nábojov sústavy pôsobí na náboj q silou F1, F2, . . . , Fn, potom výsledná sila F pôsobiaca na náboj q zo strany tohto systému sa rovná vektorovému súčtu jednotlivých síl:
F = F1 + F2 +. . . + fn
Princíp superpozície je znázornený na obr. 7. Tu interaguje kladný náboj q s dvoma nábojmi: kladným nábojom q1 a záporným nábojom q2.
Ryža. 7. Princíp superpozície
Princíp superpozície nám umožňuje dospieť k jednému dôležitému tvrdeniu.
Pamätáte si, že zákon univerzálnej gravitácie v skutočnosti neplatí len pre bodové hmoty, ale aj pre gule so sféricky symetrickým rozložením hmoty (najmä pre guľu a hmotu bodu); potom r je vzdialenosť medzi stredmi guľôčok (od hmotnosti bodu po stred gule). Táto skutočnosť vyplýva z matematického tvaru zákona univerzálnej gravitácie a princípu superpozície.
Keďže vzorec Coulombovho zákona má rovnakú štruktúru ako zákon univerzálnej gravitácie a princíp superpozície platí aj pre Coulombovu silu, môžeme vyvodiť podobný záver: podľa Coulombovho zákona dve nabité guľôčky (bodový náboj s guľôčkou) budú interagovať za predpokladu, že gule majú sféricky symetrické rozloženie náboja; hodnota r bude v tomto prípade vzdialenosť medzi stredmi guľôčok (od bodového náboja po guľôčku).
Význam tejto skutočnosti uvidíme veľmi skoro; konkrétne to je presne dôvod, prečo bude sila poľa nabitej lopty mimo lopty rovnaká ako intenzita bodového náboja. Ale v elektrostatike, na rozdiel od gravitácie, treba byť s touto skutočnosťou opatrný. Napríklad, keď sa kladne nabité kovové guľôčky priblížia k sebe, sférická symetria sa naruší: kladné náboje, ktoré sa navzájom odpudzujú, budú smerovať k najvzdialenejším častiam guľôčok od seba (stredy kladných nábojov budú ďalej od seba ako stredy z loptičiek). Preto bude odpudivá sila loptičiek v tomto prípade menšia ako hodnota, ktorú získame z Coulombovho zákona pri dosadení vzdialenosti medzi stredmi namiesto r.
2.2 Coulombov zákon v dielektriku
Rozdiel medzi elektrostatickou interakciou a gravitačnou interakciou nie je len v prítomnosti odpudivých síl. Sila interakcie nábojov závisí od prostredia, v ktorom sa náboje nachádzajú (a sila univerzálnej gravitácie nezávisí od vlastností média). Dielektrika, alebo izolantov Látky, ktoré nevedú elektrický prúd, sa nazývajú.
Ukazuje sa, že dielektrikum znižuje silu interakcie nábojov (v porovnaní s vákuom). Navyše, bez ohľadu na to, ako ďaleko sú od seba náboje, sila ich interakcie v danom homogénnom dielektriku bude vždy jeden a ten istý počet krát menšia ako v rovnakej vzdialenosti vo vákuu. Toto číslo sa označuje ε a nazýva sa permitivita dielektrika. Dielektrická konštanta závisí len od hmoty dielektrika, nie však od jeho tvaru alebo veľkosti. Je to bezrozmerné množstvo a možno ho zistiť z tabuliek. V dielektriku teda majú vzorce (1) a (2) tvar:
Permitivita vákua, ako vidíme, sa rovná jednote. Vo všetkých ostatných prípadoch je permitivita väčšia ako jednota. Dielektrická konštanta vzduchu je taká blízka jednote, že pri výpočte síl interakcie nábojov vo vzduchu sa používajú vzorce (1) a (2) pre vákuum.
Plán odozvy
1. Elektrický náboj. 2. Interakcia nabitých telies. 3. Zákon zachovania elektrického náboja. 4. Coulombov zákon. 5. Dielektrická konštanta. 6. Elektrická konštanta. 7. Smer Coulombových síl.
Zákonitosti vzájomného pôsobenia atómov a molekúl možno pochopiť a vysvetliť na základe poznatkov o štruktúre atómu pomocou planetárneho modelu jeho štruktúry. V strede atómu je kladne nabité jadro, okolo ktorého rotujú negatívne nabité častice po určitých dráhach. Interakcia medzi nabitými časticami je tzv elektromagnetické. Intenzita elektromagnetickej interakcie je určená fyzikálnou veličinou - nabíjačka, ktorý sa označuje q. Mernou jednotkou elektrického náboja je prívesok (C). 1 prívesok je taký elektrický náboj, ktorý pri prechode prierezom vodiča za 1 s vytvorí v ňom prúd 1 A. Schopnosť elektrických nábojov vzájomne sa priťahovať aj odpudzovať sa vysvetľuje existenciou dvoch typov. poplatkov. Bol pomenovaný jeden typ náboja pozitívne nositeľom elementárneho kladného náboja je protón. Iný typ náboja je tzv negatívne jeho nosičom je elektrón. Elementárny náboj je e=1,6 ± 10-19 C.
Náboj telesa je vždy vyjadrený ako násobok elementárneho náboja: q=e(Np-Ne) Kde Np- počet elektrónov N e - počet protónov.
Celkový náboj uzavretého systému (ktorý nezahŕňa náboje zvonku), t.j. algebraický súčet nábojov všetkých telies zostáva konštantný: q1 + q2 + ...+qn= konšt. Elektrický náboj nevzniká a nezaniká, ale iba prechádza z jedného telesa do druhého. Tento experimentálne zistený fakt je tzv zákon zachovania elektrického náboja. Nikdy a nikde v prírode nevzniká a nezaniká elektrický náboj rovnakého znamenia. Vznik a zánik elektrických nábojov na telesách sa vo väčšine prípadov vysvetľuje prechodmi elementárnych nabitých častíc – elektrónov – z jedného telesa do druhého.
Elektrifikácia je posolstvom pre telo elektrického náboja. Elektrifikácia môže nastať napríklad kontaktom (trením) rôznych látok a ožiarením. Pri elektrifikácii dochádza v tele k prebytku alebo nedostatku elektrónov.
V prípade nadbytku elektrónov získava telo záporný náboj, v prípade nedostatku kladný náboj.
Zákony interakcie nehybných elektrických nábojov študuje elektrostatika.
Základný zákon elektrostatiky experimentálne stanovil francúzsky fyzik Charles Coulomb a znie takto. Modul sily vzájomného pôsobenia dvoch bodových stacionárnych elektrických nábojov vo vákuu je priamo úmerný súčinu veľkostí týchto nábojov a nepriamo úmerný druhej mocnine vzdialenosti medzi nimi.
F = k q 1 q 2 /r 2, Kde q 1 a q 2- moduly nábojov, r - vzdialenosť medzi nimi, k- faktor úmernosti v závislosti od výberu sústavy jednotiek, v SI k\u003d 9 10 9 N m 2 / C 2. Nazýva sa hodnota, ktorá ukazuje, koľkokrát je sila interakcie nábojov vo vákuu väčšia ako v prostredí stredná permitivita ε . Pre médiá s permitivitou ε Coulombov zákon je napísaný takto: F= k q 1 q 2 /(ε r 2)
Namiesto koeficientu kčasto používaný faktor sa nazýva elektrická konštanta ε 0 . Elektrická konštanta súvisí s koeficientom k nasledujúcim spôsobom k = 1/4π ε 0 a číselne rovnaké ε 0 \u003d 8,85 10 -12 C / N m2.
Použitím elektrickej konštanty má Coulombov zákon tvar: F=(1/4π ε 0) (q 1 q 2 /r 2)
Interakcia pevných elektrických nábojov je tzv elektrostatický, alebo Coulombova interakcia. Coulombove sily je možné znázorniť graficky (obr. 14, 15).
Coulombova sila smeruje pozdĺž priamky spájajúcej nabité telesá. Je to sila príťažlivosti pre rôzne znaky nábojov a sila odpudzovania pre rovnaké znaky.
Vstupenka 14
Prakticky zaujímavé sú systémy dvoch vodičov oddelených dielektrikom. Existujú také konfigurácie vodičov, v ktorých je elektrické pole sústredené (lokalizované) len v určitej oblasti priestoru. Takéto systémy sú tzv kondenzátory a vodiče, ktoré tvoria kondenzátor, sa nazývajú dosky. Kapacita kondenzátora rovná sa:
Kapacita plochého kondenzátora je:
Energia elektrického poľa vo vnútri kondenzátora je:
 |
Číslo lístka 15 Práca a výkon v obvode jednosmerného prúdu. Elektromotorická sila. Ohmov zákon pre úplný obvod Plán odpovede 1. Súčasná práca. 2. Joule-Lenzov zákon 3. Elektromotorická sila. 4. Ohmov zákon pre úplný obvod. V elektrickom poli zo vzorca na určenie napätia (U = A/q) je ľahké získať výraz na výpočet práce prenosu elektrického náboja A \u003d Uq, keďže za aktuálny poplatok q = to, potom súčasná práca: A = Ult, alebo A \u003d I 2 R t \u003d U 2 / R t. Sila, podľa definície, N = A/t, teda N=UI = I 2 R \u003d U 2 / R. Ruský vedec X. Lenz a anglický vedec Joule empiricky v polovici minulého storočia nezávisle od seba ustanovili zákon, ktorý sa nazýva Joule-Lenzov zákon a znie takto. Keď prúd prechádza vodičom, množstvo tepla uvoľneného vo vodiči je priamo úmerné druhej mocnine sily, prúdu, odporu vodiča a času, ktorý prúd potrebuje. Q=I 2 Rt.Úplný uzavretý obvod je elektrický obvod, ktorý zahŕňa vonkajšie odpory a zdroj prúdu (obr. 18). Ako jedna z častí obvodu má zdroj prúdu odpor, ktorý sa nazýva vnútorný, g. Aby prúd prechádzal uzavretým obvodom, je potrebné, aby nábojom v zdroji prúdu bola odovzdaná dodatočná energia. , vzniká v dôsledku práce pohybujúcich sa nábojov, ktoré vznikajú silami neelektrického pôvodu (vonkajšie sily) proti silám elektrického poľa. Prúdový zdroj sa vyznačuje energetickou charakteristikou, ktorá sa nazýva EMF - elektromotorická sila zdroja. EMF je charakteristika neelektrického zdroja energie v elektrickom obvode, ktorý je potrebný na udržanie elektrického prúdu v ňom. EMF sa meria pomerom práce vonkajších síl na pohybe pozdĺž uzavretého okruhu kladného náboja k tomuto náboju ξ \u003d A st / q  Nechajte čas t prierezom vodiča prechádza elektrický náboj q. Potom prácu vonkajších síl pri pohybe náboja môžeme zapísať takto: A st = ξ q .
Podľa definície sily prúdu q = to, preto A st = ξ I t. Keď sa táto práca vykonáva na vnútorných a vonkajších častiach obvodu, ktorých odpory R ad, uvoľňuje sa určité množstvo tepla. Podľa Joule-Lenzovho zákona sa rovná: Q \u003d I 2 Rt + I 2 Rt. Podľa zákona zachovania energie A = Q .
teda ξ = IR+ Ir .
Súčin prúdu a odporu časti obvodu sa často označuje ako pokles napätia v tejto časti. EMF sa teda rovná súčtu poklesov napätia vo vnútorných a vonkajších častiach uzavretého okruhu. Zvyčajne sa tento výraz zapisuje takto: I = ξ /(R + r). Túto závislosť experimentálne získal G. Ohm, nazýva sa Ohmov zákon pre úplný obvod a znie takto. Intenzita prúdu v úplnom obvode je priamo úmerná EMF zdroja prúdu a nepriamo úmerná impedancii obvodu. V otvorenom okruhu sa EMF rovná napätiu na svorkách zdroja, a preto ho možno merať voltmetrom. |
Číslo lístka 16 Magnetické pole, podmienky jeho existencie. Pôsobenie magnetického poľa na elektrický náboj a experimenty potvrdzujúce toto pôsobenie. Magnetická indukcia
Plán odpovedí:
1. Experimenty Oersteda a Ampéra. 2. Magnetické pole. 3. Magnetická indukcia. 4. Ampérov zákon.
V roku 1820 dánsky fyzik Oersted zistil, že magnetická ihla sa otáča, keď elektrický prúd prechádza vodičom umiestneným v jej blízkosti (obr. 19). IN V tom istom roku francúzsky fyzik Ampère zistil, že sa stretávajú dva paralelné vodiče 
vzájomná príťažlivosť, ak nimi prúd preteká jedným smerom, a odpudzovanie, ak prúdy tečú rôznymi smermi (obr. 20). Ampere nazval fenomén interakcie prúdov elektrodynamická interakcia. Magnetická interakcia pohybujúcich sa elektrických nábojov podľa teórie pôsobenia krátkeho dosahu sa vysvetľuje takto:
akýkoľvek pohybujúci sa elektrický náboj vytvára v okolitom priestore magnetické pole. magnetické pole- zvláštny druh hmoty vyskytujúci sa v priestore okolo akéhokoľvek striedavého elektrického poľa.
Z moderného hľadiska v prírode existuje kombinácia dvoch polí - elektrického a magnetického - ide o elektromagnetické pole, to je zvláštny druh hmoty, čiže existuje objektívne, nezávisle od nášho vedomia. Magnetické pole je vždy generované striedavým elektrickým poľom a naopak, striedavé elektrické pole vždy vytvára striedavé magnetické pole. Elektrické pole, všeobecne povedané, môže byť
považovať oddelene od magnetického, pretože jeho nosičmi sú častice - elektróny a protóny. Magnetické pole bez elektrického poľa neexistuje, pretože neexistujú žiadne nosiče magnetického poľa. Okolo vodiča s prúdom je magnetické pole a je generované striedavým elektrickým poľom pohybujúcich sa nabitých častíc vo vodiči.
Magnetické pole je silové pole. Silová charakteristika magnetického poľa sa nazýva magnetická indukcia (IN).Magnetická indukcia- ide o vektorovú fyzikálnu veličinu rovnajúcu sa maximálnej sile pôsobiacej z magnetického poľa na jeden prúdový prvok. B \u003d F / II. Jediným prúdovým prvkom je vodič dlhý 1 m a prúd v ňom je 1 A. Jednotkou merania magnetickej indukcie je tesla. 1 T = 1 N/A m.
Magnetická indukcia je vždy generovaná v rovine pod uhlom 90° k elektrickému poľu. Okolo vodiča s prúdom existuje magnetické pole aj v rovine kolmej na vodič.
Magnetické pole je vírové pole. Pre grafické znázornenie magnetických polí uvádzame elektrické vedenie, alebo indukčné linky, - sú to také čiary, v ktorých každom bode vektor magnetickej indukcie smeruje tangenciálne. Smer siločiar sa zistí podľa pravidla gimlet. Ak je gimlet zaskrutkovaný v smere prúdu, potom sa smer otáčania rukoväte zhoduje so smerom siločiar.Čiary magnetickej indukcie jednosmerného vodiča s prúdom sú sústredné kružnice umiestnené v rovine kolmej na vodič (obr. 21).
Ako zistil Ampér, sila pôsobí na vodič s prúdom umiestnený v magnetickom poli. Sila pôsobiaca zo strany magnetického poľa na vodič s prúdom je priamo úmerná sile prúdu. dĺžka vodiča v magnetickom poli a kolmá zložka vektora magnetickej indukcie. Toto je formulácia Ampérovho zákona, ktorý je napísaný takto: F a = PV sinα.
Smer Ampérovej sily je určený pravidlom ľavej ruky. Ak je ľavá ruka umiestnená tak, že štyri prsty ukazujú smer prúdu, kolmá zložka vektora magnetickej indukcie vstupuje do dlane, potom palec ohnutý o 90 ° ukáže smer ampérovej sily(obr. 22). IN = IN sinα.
Elektrostatika študuje vlastnosti a interakcie elektricky nabitých telies alebo častíc, ktoré sú nehybné v inerciálnej vzťažnej sústave.
Najjednoduchším javom, pri ktorom sa odhaľuje skutočnosť existencie a interakcie elektrických nábojov, je elektrifikácia telies pri kontakte. Vezmite dva pásy papiera a niekoľkokrát po nich prejdite plastovým perom. Ak vezmete pero a prúžok papiera a začnete ich približovať k sebe, prúžok papiera sa začne ohýbať smerom k peru, t.j. medzi nimi vznikajú príťažlivé sily. Ak vezmete dva pásy a začnete ich približovať, pásy sa začnú ohýbať v rôznych smeroch, t.j. medzi nimi vznikajú odpudivé sily.
Interakcia telies nájdených v tomto experimente je tzv elektromagnetické. Fyzikálna veličina, ktorá určuje elektromagnetickú interakciu, sa nazýva nabíjačka.
Schopnosť elektrických nábojov vzájomne sa priťahovať a odpudzovať sa vysvetľuje existenciou dvoch typov nábojov: pozitívneho a negatívneho.
Je zrejmé, že pri kontakte s plastovým perom sa na dvoch rovnakých prúžkoch papiera objavia elektrické náboje rovnakého znaku. Tieto pásy sa navzájom odpudzujú, takže náboje rovnakého znamenia sa navzájom odpudzujú. Príťažlivé sily pôsobia medzi nábojmi rôznych znamení.
Koniec práce -
Táto téma patrí:
Interakcia prúdov Sila interakcie, magnetické pole, ako reaguje
Elektrický náboj .. interakcia nábojov Coulombov zákon .. definícia elektrického poľa intenzita potenciálu kreslenie elektrického poľa ..
Ak potrebujete ďalší materiál k tejto téme, alebo ste nenašli to, čo ste hľadali, odporúčame použiť vyhľadávanie v našej databáze diel:
Čo urobíme s prijatým materiálom:
Ak sa tento materiál ukázal byť pre vás užitočný, môžete si ho uložiť na svoju stránku v sociálnych sieťach:
| tweetovať |
Všetky témy v tejto sekcii:
Uvádzame vlastnosti nábojov
1. Existujú dva druhy poplatkov; negatívne a pozitívne. Opačné náboje sa priťahujú, rovnako ako náboje odpudzujú. Nositeľ elementárneho, t.j. najmenší, záporný náboj je
Coulombov zákon
Náboje rozložené na telesách, ktorých rozmery sú oveľa menšie ako vzdialenosti medzi nimi, možno nazvať bodovými nábojmi, pretože v tomto prípade tvar ani veľkosť telies výrazne neovplyvňujú vzájomné
Elektrické pole
Interakcia elektrických nábojov sa vysvetľuje tým, že okolo každého náboja je elektrické pole. Elektrické pole náboja je hmotný objekt, je spojité v priestore
Intenzita elektrického poľa
Náboje, ktoré sú od seba v určitej vzdialenosti, interagujú. Táto interakcia sa uskutočňuje pomocou elektrického poľa. Prítomnosť elektrického poľa sa dá zistiť umiestnením do
Potenciál
Potenciálny rozdiel. Okrem intenzity je dôležitou charakteristikou elektrického poľa potenciál j. Potenciál j je teda energia charakteristická pre elektrické pole
Dielektrika v elektrickom poli
Dielektriká alebo izolanty sú telesá, ktoré cez seba nedokážu viesť elektrický náboj. Je to spôsobené absenciou bezplatných poplatkov v nich. Ak jeden koniec dielektrika
Polárne a nepolárne dielektrika
Nepolárne dielektriká zahŕňajú dielektrika, v atómoch alebo molekulách, ktorých stred záporne nabitého elektrónového oblaku sa zhoduje so stredom kladného atómového jadra. Napríklad inertné plyny, kys
Polarizácia nepolárnych dielektrík
Pri absencii elektrického poľa je elektrónový oblak umiestnený symetricky vzhľadom na atómové jadro a v elektrickom poli mení svoj tvar a stred záporne nabitého elektrónového oblaku.
Dielektrická konštanta
Dielektrická konštanta látky je fyzikálna veličina rovnajúca sa pomeru modulu intenzity elektrického poľa vo vákuu k intenzite elektrického poľa v homogénnom dielektriku.
Vodiče v elektrickom poli
Vodiče sú telesá, ktoré sú schopné cez ne prenášať elektrický náboj. Táto vlastnosť vodičov sa vysvetľuje prítomnosťou voľných nosičov náboja v nich. Príklady vodičov sú
Práca elektrického poľa pri pohybe náboja
Skúšobný elektrický náboj umiestnený v elektrostatickom poli je vystavený sile, ktorá spôsobí pohyb tohto náboja. To znamená, že táto sila pôsobí na pohyb náboja. Dostaneme vzorec
Potenciálny rozdiel
Fyzikálna veličina rovnajúca sa práci vykonanej silami poľa, ktoré presúvajú náboj z jedného bodu poľa do druhého, sa nazýva napätie medzi týmito bodmi poľa.
Elektrická kapacita, kondenzátor
Elektrická kapacita je kvantitatívna miera schopnosti vodiča udržať náboj. Najjednoduchšie spôsoby oddeľovania odlišných elektrických nábojov sú elektrifikácia a elektrostatika
Kondenzátory
Ak sa izolovanému vodiču pridelí náboj Dq, jeho potenciál sa zvýši o Dj a pomer Dq/Dj zostane konštantný: Dq/Dj=C, kde C je elektrická kapacita vodiča,
Elektrina
Toto je riadený pohyb nabitých častíc. V kovoch sú nosičmi prúdu voľné elektróny, v elektrolytoch - záporné a kladné ióny, v polovodičoch - elektróny a diery, v g
Súčasná sila
Intenzita prúdu je pomer náboja prenášaného prierezom vodiča v časovom intervale k tomuto časovému intervalu.
Elektromotorická sila
Aby elektrický prúd existoval vo vodiči dlhú dobu, je potrebné zachovať nezmenené podmienky, za ktorých elektrický prúd vzniká. Vo vonkajšom elektrickom obvode
Odpor vodiča
Odpor je hlavnou elektrickou charakteristikou vodiča. Odpor vodiča možno určiť z Ohmovho zákona:
Teplotná závislosť odporu vodiča
Ak prechádzate prúdom z batérie cez oceľovú cievku, potom ampérmeter ukáže pokles sily prúdu. To znamená, že s teplotným odporom sa mení odpor vodiča. Esl
Supravodivosť
V roku 1911 holandský vedec Kamerling-Onnes zistil, že keď teplota ortuti klesne na 4,1 K, jej odpor vyskočí na nulu. Fenomén znižovania odporu
Sériové a paralelné pripojenie vodičov
Vodiče v jednosmerných elektrických obvodoch môžu byť zapojené do série a paralelne. Pri sériovom zapojení sa elektrický obvod nerozvetvuje.
Ohmov zákon pre úplný obvod
Ak v dôsledku prechodu jednosmerného prúdu v uzavretom elektrickom obvode dôjde iba k zahrievaniu vodičov, potom podľa zákona o zachovaní energie celková práca elektrického prúdu v uzavretom obvode
Kirchhoffovo pravidlo
Keď je niekoľko zdrojov prúdu zapojených do série, celkové emf batérie sa rovná algebraickému súčtu emf všetkých zdrojov a celkový odpor sa rovná súčtu odporov. S paralelným p
Aktuálny výkon
Toto je práca vykonaná za jednotku času a rovná sa P=A/t=IU=I2R=U2/R. Celkový výkon P0, vyvinutý zdrojom, sa používa na uvoľnenie tepla vo vonkajšom a vnútornom
Práca a súčasný výkon
Práca síl elektrického poľa, ktoré vytvára elektrický prúd, sa nazýva práca prúdu. Práca síl elektrického poľa alebo práca prúdu v úseku obvodu s elektrickým odporom R v čase
Magnetické pole
Okolo vodičov s prúdom a permanentných magnetov je magnetické pole. Vyskytuje sa okolo akéhokoľvek smerovo sa pohybujúceho elektrického náboja, ako aj v prítomnosti časovo premenného prvku.
Magnetická interakcia prúdov
Sily pôsobiace medzi pevnými elektrickými nábojmi sú určené Coulombovým zákonom. Každý náboj vytvára pole, ktoré pôsobí na iný náboj a naopak. Avšak medzi elektrickými nábojmi
Magnetické pole
Rovnako ako elektrické pole vzniká v priestore obklopujúcom nehybné elektrické náboje, vzniká magnetické pole v priestore obklopujúcom pohybujúce sa náboje. Elektrické
Pôsobenie magnetického poľa na pohybujúci sa náboj. Lorentzova sila
Elektrický prúd je súbor usporiadaných nabitých častíc pohybujúcich sa usporiadaným spôsobom. Preto je pôsobenie magnetického poľa na vodič s prúdom výsledkom pôsobenia poľa na pohybujúce sa nabité častice
Ampérov zákon
Do magnetického poľa umiestnime vodič dĺžky l, ktorým preteká prúd I. Sila pôsobiaca na vodič je priamo úmerná sile prúdu pretekajúceho vodičom, indukcii magnetického poľa, dĺžke
Ampérov zákon
Sila pôsobiaca na vodič s prúdom v magnetickom poli sa nazýva ampérová sila. Experimentálna štúdia magnetickej interakcie ukazuje, že modul Ampérovej sily je úmerný
magnetický tok
Magnetický tok cez určitý povrch sa nazýva fyzikálna veličina rovnajúca sa celkovému počtu čiar magnetickej indukcie prenikajúcich týmto povrchom. Predstavte si homogénny magnet
magnetické,
termín používaný pre všetky látky pri posudzovaní ich magnetických vlastností. Rozmanitosť typov M. je spôsobená rozdielom v magnetických vlastnostiach mikročastíc, ktoré tvoria látku, ako aj povahou interakcie
Magnetické vlastnosti hmoty
Všetky látky umiestnené v magnetickom poli sú magnetizované, to znamená, že samy vytvárajú magnetické pole. Preto sa indukcia magnetického poľa v homogénnom prostredí líši od indukcie poľa vo vákuu. fi
magnetický tok
Magnetický tok Ф cez nejaký povrch S je skalárne množstvo rovnajúce sa súčinu modulu magnetického indukčného vektora a plochy tohto povrchu a kosínusu uhla medzi normálou n až
Elektromagnetická indukcia
Výskyt emf v uzavretom vodivom obvode, keď sa magnetický tok mení cez tento povrch, obmedzený týmto obvodom, sa nazýva elektromagnetická indukcia. Tiež emf indukcie a stopy
Indukcia magnetického poľa
Indukcia magnetického poľa je vlastnosťou schopnosti magnetického poľa pôsobiť silou na vodič s prúdom. Je to vektorová fyzikálna veličina. Cez smer
Elektromagnetická indukcia
Ak elektrický prúd vytvorí magnetické pole, nemôže magnetické pole naopak indukovať elektrický prúd vo vodiči? Na túto otázku ako prvý našiel odpoveď Michael Faraday. V roku 1831
Zákon elektromagnetickej indukcie
Experimentálna štúdia závislosti EMF indukcie od zmien magnetického toku viedla k ustanoveniu zákona elektromagnetickej indukcie: EMF indukcie v uzavretom okruhu p
Fenomén samoindukcie
Prúd pretekajúci vodivým obvodom vytvára okolo seba magnetické pole. Magnetický tok Ф spojený s obvodom je priamo úmerný sile prúdu v tomto obvode: Ф=LI, kde L je indukčnosť obvodu.
Fenomén samoindukcie. Indukčnosť
Elektrický prúd prechádzajúci vodičom vytvára okolo neho magnetické pole. Magnetický tok cez obvod z tohto vodiča je úmerný modulu indukcie magnetického poľa vo vnútri obvodu a v
Energia magnetického poľa
Keď je induktor odpojený od zdroja prúdu, žiarovka zapojená paralelne s cievkou krátko blikne. Prúd v obvode vzniká pôsobením samoindukčného EMF. Zdroj
Elektromagnetické vlny
Podľa Maxwellovej teórie striedavé magnetické pole spôsobuje vznik striedavého víru el. pole, ktoré zase spôsobuje výskyt striedavého magnetického poľa atď. Teda
Elektromagnetická vlnová stupnica
Elektromagnetické vlny sú generované v širokom rozsahu frekvencií. Každá časť spektra má svoj vlastný názov. Viditeľné svetlo teda zodpovedá pomerne úzkemu rozsahu často a podľa toho aj vlnových dĺžok.
Lasery a masery (efekt stimulovanej emisie, schémy)
, zdroj elektromagnetického žiarenia vo viditeľnej, infračervenej a ultrafialovej oblasti, založený na stimulovanej emisii atómov a molekúl. Slovo "laser" sa skladá z iniciály
geometrická optika
, odbor optiky, ktorý študuje zákony šírenia svetla na základe predstáv o svetelných lúčoch. Svetelný lúč sa chápe ako čiara, pozdĺž ktorej sa šíri prúd svetelnej energie.
farmársky princíp,
Základný princíp geometrickej optiky. Najjednoduchšou formou F. p. je tvrdenie, že lúč svetla sa vždy šíri v priestore medzi dvoma bodmi pozdĺž dráhy, po ktorej
Polarizácia svetla
jedna zo základných vlastností optického žiarenia (svetla), spočívajúca v nerovnosti rôznych smerov v rovine kolmej na svetelný lúč (smer šírenia svetelnej vlny
Rušenie svetla
Ide o fenomén superpozície vĺn s vytvorením stabilného vzoru výšok a minim. Keď svetlo interferuje, na obrazovke sa pozoruje striedanie svetlých a tmavých pruhov, ak je svetlo monochromatické (a
Difrakcia svetla
Fenomén vĺn, ktoré sa ohýbajú okolo prekážok a dostávajú svetlo do oblasti geometrického tieňa, sa nazýva difrakcia. Nech rovinná vlna dopadne na štrbinu v plochej obrazovke AB. Podľa Huygensovho-Fresnelovho princípu
Hugenets Fresnelov princíp. Md Fresnel
. Huygensov-Fresnelov princíp.
Holografia
(z gréckeho hólos - celá, úplná a ... grafika), metóda na získanie trojrozmerného obrazu objektu na základe vlnovej interferencie. Myšlienku G. prvýkrát vyjadril D. Gabor (Veľká Británia, 1948)
