Elektryczność i Magnetyzm Wykład: Jan Gaj Pokazy: Tomasz Kazimierczuk/Karol Nogajewski, Tomasz Jakubczyk Wykład trzeci 23 lutego 2010

Z poprzedniego wykładu Pole elektryczne, jego natężenie [N/C] Badania: ustawianie nanodrutów w polu elektrycznym Rozkład multipolowy (siła i moment siły działające na rozkład ładunku w polu elektrycznym). Elektroskop jako miernik napięcia

Potencjał elektrostatyczny Napięcie = różnica potencjałów Jednostki: , U [V = J/C];  [N/C = V/m] Rzędy wielkości: U: 105 V; : 105 V/m

Wyrównanie potencjału i ładunku 1 = 2 Q1, Q2 = ?

Woltomierz WN Woltomierz elektroniczny WN Elektrometr kwadrantowy 500 G

Elektrometr kwadrantowy http://images.google.com/imgres?imgurl=http://www.orau.org/ptp/collection/electrometers/griffi13.jpg&imgrefurl=http://www.orau.org/ptp/collection/electrometers/griffintatlockquad.htm&usg=__Uv38ujpxdB6ipXvWt34vwLHEyic=&h=283&w=350&sz=10&hl=pl&start=24&um=1&tbnid=05lTSonc8mv6ZM:&tbnh=97&tbnw=120&prev=/images%3Fq%3Dquadrant%2Belectrometer%26start%3D21%26um%3D1%26hl%3Dpl%26rlz%3D1T4GZHZ_pl___PL250%26sa%3DN Elektrometr kwadrantowy - + - + + -

Pole elektryczne i przewodnik Pole elektrostatyczne nie wnika do przewodnika, bo powodowałoby ruch ładunków (na pewno?). Powierzchnia przewodnika jest powierzchnią ekwipotencjalną. Natężenie pola elektrostatycznego przy powierzchni przewodnika jest do niej prostopadłe (gradient jest prostopadły do poziomicy).

Szereg tryboelektryczny Energia elektronów w różnych substancjach jest różna. Różnice te są rzędu elektronowolta (1.610-19 J). Przy kontakcie różnych ciał może zajść przejście elektronów – ciała ładują się z przeciwnymi znakami. Można uszeregować różne substancje według względnego znaku ładunku, jakiego nabywają w kontakcie ze sobą.

Szereg tryboelektryczny + -

Doświadczenie z bańkami mydlanymi)

R.A. Millikan, Nobel 1923

Doświadczenie Millikana Preparat promieniotwórczy oświetlacz

Doświadczenie Millikana: procedura 1. Spadek kropli oleju z oporem powietrza, pomiar prędkości v↓ 2. Ruch w górę w polu elektrycznym, pomiar prędkości v↑ 3. Obliczenia

Doświadczenie Millikana: rachunek Lepkość powietrza  = 1.810-5 N s/m2 Rozwiązując powyższe równania na W, r i q otrzymujemy Rzędy wielkości: r = 1m, v = 0.1 mm/s, U = 5 kV, d = 1 cm Wynik (w dzisaj używanych jednostkach):

Praca nad eksperymentem Co Millikan uważał za ważne?

Wyładowanie elektryczne kV d

Świeca i wyładowanie

Wyładowanie elektryczne Uw = f(d) wskazuje na zależność od natężenia pola elektrycznego W suchym powietrzu w przybliżeniu  = 4 kV/mm Interpretacja: Rozpędzanie elektronów na długości drogi swobodnej  do energii jonizacji Ej : e  = Ej Przyjmując Ej = 14 eV, otrzymujemy  = (Ej /e)/  = 14 V/4 kV/mm = 3.5 m

Jaka długa iskra?

Sonda płomieniowa Pomiar rozkładu potencjału elektrostatycznego Natężenie pola prostopadłe do powierzchni ekwipotencjalnych

Potencjał wokół naładowanej kuli 1000 700 500 400 300 200