Elektryczność i Magnetyzm Wykład: Jan Gaj Pokazy: Tomasz Kazimierczuk/Karol Nogajewski, Tomasz Jakubczyk 16 lutego 2010 Wykład pierwszy
Sprawy organizacyjne Terminy: wtorek 9:15, czwartek 14:15 Kolokwia: 29 marca i 10 maja (9:00-13:00) Egzamin pisemny: 8 czerwca (9:00-14:00) Zaliczenie Udział w ćwiczeniach 2 kolokwia: 50% punktów zalicza ćwiczenia Egzamin pisemny (zadania), pełni także funkcję kolokwium poprawkowego (w sesji poprawkowej) Egzamin ustny Informacja w USOS, www.fuw.edu.pl/~gaj Konsultacje: w miarę zapotrzebowania W trakcie wykładu: pytania i uwagi! Kontakt: 55 32 214, gaj@fuw.edu.pl 16 lutego 2010 Wykład pierwszy
Wstęp Co dostarcza satysfakcji w fizyce? Czy fizyka jest nauką ścisłą? Znaczenie znajomości faktów (doświadczenia!) Rzędy wielkości Historia czy współczesność? O czym będzie? 16 lutego 2010 Wykład pierwszy
Porządek wykładu Elektrostatyka Prąd elektryczny Magnetostatyka Indukcja elektromagnetyczna Materia w polu elektrycznym i magnetycznym Prąd zmienny, obwody prądu zmiennego Fale elektromagnetyczne w falowodzie i w otwartej przestrzeni 16 lutego 2010 Wykład pierwszy
Literatura Feynmana wykłady z fizyki Szczeniowski: Fizyka doświadczalna Piekara: Elektryczność i budowa materii Gaj: Elektryczność i magnetyzm http://www.fuw.edu.pl/~gaj (zeszłoroczne prezentacje będą sukcesywnie zmieniane) 16 lutego 2010 Wykład pierwszy
Wahadełka elektrostatyczne + + 16 lutego 2010 Wykład pierwszy
Zagadka: dlaczego lata? 16 lutego 2010 Wykład pierwszy
Wahadełka elektrostatyczne Jak to sprawdzić ilościowo? + - 16 lutego 2010 Wykład pierwszy
Waga skręceń F12 Q1 Q2 r12 16 lutego 2010 Wykład pierwszy
Oddziaływanie elektrostatyczne: jak zależy od odległości? 16 lutego 2010 Wykład pierwszy
Prawo Coulomba (oddziaływanie na odległość) F21 Q1 Q2 F12 Symetria sferyczna Q (C) - ładunek elektryczny Ładunek elektronu e = 1,602.10-19 C 0 = 8,854.10-12 C2/(N.m2) Konwencje: r21 do ładunku, na który działa siła F12 siła, jaką działa ładunek 1 na ładunek 2 Charles Augustin de Coulomb (1736 – 1806) 16 lutego 2010 Wykład pierwszy
Pomiar ładunku + Q Kalibracja: 15 nC/podz 16 lutego 2010 Wykład pierwszy
Rzędy wielkości F = 0.001 N r = 0.1 m Q = 10-7 C, 10-8 C Sprawdzenie: F = Q2/(40r2) 10-15/(10-10 0.01) = 10-3 N 16 lutego 2010 Wykład pierwszy
Model prądu elektrycznego + _ 16 lutego 2010 Wykład pierwszy
Wahadełko elektrostatyczne http://www.sci-toys.com/scitoys/scitoys/electro/electro4.html#franklin 16 lutego 2010 Wykład pierwszy
Elektroskop 16 lutego 2010 Wykład pierwszy
Elektroskop 16 lutego 2010 Wykład pierwszy
Przewodniki i izolatory Przewodniki: zawierają swobodne ładunki elektryczne Klasyczne przewodniki: metale, zawierające swobodne elektrony Izolatory (dielektryki) zawierają ładunki zlokalizowane. Przykłady izolatorów: szkło, papier, ebonit, teflon Podział na przewodniki i izolatory jest nieostry 16 lutego 2010 Wykład pierwszy
Ładowanie elektroskopu - - - - - 16 lutego 2010 Wykład pierwszy
Ładowanie elektroskopu przez indukcję: przeciwnym znakiem - - - - - + + - - - + 16 lutego 2010 Wykład pierwszy
Oddziaływanie ładunku punktowego z jednorodnym rozkładem liniowym 2 Q 1 x D Kierunek prostopadły (x) W granicy bardzo długiego drutu (1 = -/2, 2 = /2) W granicy bardzo krótkiego drutu ( << 1) R/R Symetria cylindryczna Zależność od D Prawo Coulomba! 16 lutego 2010 Wykład pierwszy Uwaga: dla siły działającej na ładunek punktowy te same wzory (zmiana znaku F i r)
Oddziaływanie ładunku punktowego z jednorodnym rozkładem dwuwymiarowym (krążek) Q z R h W granicy bardzo dużego promienia R>>h ( = /2) W granicy bardzo małego promienia R<<h ( = R/h) Nie zależy od odległości! Prawo Coulomba! 16 lutego 2010 Wykład pierwszy
Równowaga ładunkowa w przyrodzie Ładunki w doświadczeniach elektrostatycznych rzędu 10-7 C Liczba elektronów rzędu liczby Avogadry NA = 61023 Ładunek całkowity mola elektronów NA e = 61023 1.6 10-19 C 105 C Neutralność z dokładnością do 12 rzędów! A gdyby ją silnie zaburzyć? 16 lutego 2010 Wykład pierwszy
Eksplozja kulombowska Coulomb explosion http://www.mpi-hd.mpg.de/ato/jb98_html/node18.html 16 lutego 2010 Wykład pierwszy