FIZYKA dla studentów POLIGRAFII Elektrostatyka

Ładunek elektryczny Ładunek jest skwantowany: Jednostką ładunku elektrycznego w układzie SI jest 1 kulomb (1C). Ładunek przenoszony przez prąd elektryczny o natężeniu jednego ampera w czasie jednej sekundy. Prawo zachowania ładunku: foton pozyton elektron Ładunek elementarny:

Prawo Coulomba Ładunki q 1 i q 2 w odległości r w próżni: Przenikalność elektryczna próżni

Prawo Coulomba Siły przyciągające dla ładunków różnoimiennych Siły odpychające dla ładunków jednoimiennych Dla ładunków różnoimiennych iloczyn q 1 i q 2 jest ujemny.

Prawo Coulomba Siły kulombowskie od wielu ładunków: qkqk qiqi q3q3 q2q2 q1q1 F 1k F 3k F ik F 2k Ładunek q k otoczony przez N innych ładunków.

Natężenie pola elektrycznego Natężenie – siła działająca na ładunek jednostkowy: q 0 - ładunek próbny Wersor wskazujący kierunek wektora E Jednostka natężenia: 1 N/C

Linie sił pola elektrycznego

Pole elektryczne Zasada superpozycji pól:

Praca sił pola elektrycznego Q q AB F UAUA UBUB

Praca wynosi zero, kiedy punkt końcowy pokrywa się z punktem początkowym (przemieszczenie po drodze zamkniętej). Energia potencjalna: Gdy to U const Przyjmujemy const = 0

Potencjał pola elektrycznego Potencjał pola – energia potencjalna ładunku jednostkowego umieszczonego w danym punkcie pola: Dla układu N ładunków:

Potencjał pola elektrycznego Potencjał w danym punkcie pola równy jest liczbowo pracy jaką wykonują siły pola przy przesunięciu jednostkowego ładunku dodatniego z tego punktu do nieskończoności. Jednostką potencjału jest wolt (1V). Jest to potencjał w takim punkcie pola do którego przesunięcie ładunku 1C wymaga pracy równej 1J. 1V=1J/1C

Potencjał a natężenie pola elektrycznego Jeśli wektory E i r mają zgodne kierunki:

Potencjał a natężenie pola elektrycznego Natężenie pola = -(gradient potencjału)

Strumień wektora natężenia pola

q E E E E

Prawo Gaussa Strumień wektora natężenia pola elektrycznego przez dowolną powierzchnię zamkniętą równy jest algebraicznej sumie ładunków obejmowanych przez tę powierzchnię, podzielonej przez Dla n ładunków wewnątrz powierzchni S:

Przewodniki w polu elektrycznym Objętość przewodnika i jego powierzchnia stanowią obszary ekwipotencjalne. Niezrównoważone ładunki elektryczne rozłożone są jedynie na powierzchni przewodnika. E E E E =

Przewodniki w polu elektrycznym

Natężenie pola w pobliżu powierzchni przewodnika

Pojemność elektryczna Potencjał przewodnika jest proporcjonalny do zgromadzonego na nim ładunku. 1F = 1C/1V Analogia:

Pojemność elektryczna kuli R Kula z przewodnika o promieniu R Na zewnątrz kuli:

Pojemność elektryczna Obecność innych przewodników zmniejsza potencjał....i zwiększa pojemność. +q+q-q-q Kondensator – gromadzi duży ładunek przy niewielkiej różnicy potencjałów.

Kondensator +q+q-q-q d S Dla pola jednorodnego:

Kondensatory Równoległe połączenie kondensatorów

Kondensatory Szeregowe połączenie kondensatorów

Dielektryki Kondensator o pojemności C 0 +q+q-q-q C0C0 C > C 0 dielektryk stała dielektrycznawzględna przenikalność elektryczna dielektryka lub

Dielektryki niepolarrne

Dielektryki polarne dielektryk polarny: np.H 2 O lub HCl Moment dipolowy różny od 0 w nieobecności pola elektrycznego

Dielektryki