Fyzika - prednáška 10.

1. Fyzika - prednáška 10. RNDr. Gibová, PhD. č.d.88, prízemie http://people.tuke.sk/zuzana.gibova/

2. Zopakujte si • Tok vektora intenzity je definovaný vzťahom ............. . • Pod Gaussovou plochou rozumieme myslenú plochu, ktorá je .............. a .............. • Intenzita EP pre jeden bodový náboj je daná vzťahom ............. . • Vzťah d = E.dr vyjadruje súvis medzi .............. a ............ . • Vzťah medzi napätím a rozdielom potenciálom je ................. . • Vzťah medzi napätím a intenzitou je ............... .

3. 9. ELEKTROSTATICKÉ POLE9.4 Gaussov zákon elektrostatiky Tok vektora intenzity –cezGP je úmerný celkovému počtu siločiar prechádzajúcich touto plochou. (T) = Nm2C-1 Vektor plochy – kolmý na elementárnu plochu, jeho veľkosť sa rovná veľkosti plochy, smeruje von z plochy. Gaussova plocha GP – myslená, symetrická, uzavretá plocha, na ktorej je intenzita konš. a kolmá na povrch v každom jej bode.

4. 9. ELEKTROSTATICKÉ POLE9.4 Gaussov zákon elektrostatiky Gaussov zákon - vyjadruje vzťah medzi intenzitou poľa na GP a celkovým nábojom vo vnútri GP. Tok vektora intenzity EP cez ľubovoľnúuzavretú plochu je priamoúmerný náboju, ktorý sa nachádza v uzavretej ploche a nepriamoúmerný permitivite vákua. Q > 0 potom T > 0 E smeruje von z GP Q < 0 potom T < 0 E smeruje dnu GP

5. 9. ELEKTROSTATICKÉ POLE9.5 Aplikácie Gaussovho zákona Elektrické pole v okolí rovnomerne nabitej guľovej plochy Intenzita EP, ktoré je budené nábojom rovnomerne rozloženým na povrchu guľovej vrstvy sa vypočíta tak, ako keby pole bolo budené jedným bodovým nábojom, ktorý by sa nachádzal v strede uvažovanej gule a jeho veľkosť by bola rovná veľkosti náboja na povrchu uvažovanej gule. Elektrické pole vo vnútri vodiča Každý náboj privedený na vodivé teleso sa rozloží v povrchovej vrstve telesa. Vo vnútri vodiča neostane žiadny náboj. Intenzita v dutine vodiča je nulová. Elektrické pole v tesnej blízkosti vodiča Veľkosť intenzity v mieste tesne nad povrchom vodiča je priamoúmerná plošnej hustote náboja v tomto mieste na vodiči – Coulombova veta.

6. 9. ELEKTROSTATICKÉ POLE9.5 Aplikácie Gaussovho zákona Elektrické pole v okolí nekonečnej nabitej roviny Intenzita EP v okolí nekonečnej dlhej roviny, na ktorej je rovnomerne rozmiestnený náboj Q má rovnakú hodnotu v každom bode priestoru (nezávisí od vzdialenosti). KONTROLKA:Vyberte správne tvrdenie: A) v tesnej blízkosti vodiča ľubovoľného tvaru existuje ele. pole, ktoré závisí od plošnej hustoty náboja na jeho povrchu a permitivity vákua, B) v okolí nekonečnej dlhej roviny intenzita narastá so vzdialenosťou, C) ele. pole medzi dvoma rovnobežnými vodivými doskami je E a v okolí je 2E, D)vo vnútri ľubovoľného izolovaného vodiča existuje ele. pole.

7. 9. ELEKTROSTATICKÉ POLE9.6 Využitie v praxi Vodič v elektrickom poli Na hrotoch, kde je veľké zakrivenie je veľká intenzita ele.poľa a je veľká hustota náboja – sršanie náboja. Vodič s dutinou - elektrostatické tienenie , Faradayova klietka

8. 9. ELEKTROSTATICKÉ POLE9.7 Kapacita vodiča, elektrický kondenzátor Kapacita vodiča – podiel náboja na vodiči a absolútneho potenciálu. (C) = F Kondenzátor – sústava pozostávajúca z dvoch vodičov (elektród) nabitých rovnakým nábojom opačného znamienka. Kapacita kondenzátora – podiel náboja na jednej elektróde a napätia medzi oboma elektródami. Použitie: 1) schopnosť uchovávať energiu – fotoblesk, defibrilátor 2) regulačné prvky v obvodoch – ladenie vysielačov a prijímačov 3) pamäťové bloky v PC.

9. 9. ELEKTROSTATICKÉ POLE9.7 Kapacita vodiča, elektrický kondenzátor Odvodenie kapacity doskového kondenzátora Kapacita doskového kondenzátora je priamoúmerná permitivite vákua a obsahu dosiek a nepriamoúmerná vzdialenosti medzi doskami. Dielelektrikum– izolačný (elektricky nevodivý) materiál. r – relatívna permitivita, udáva koľkokrát vzrastie kapacita kondenzátora, ak vyplníme priestor medzi jeho elektródami skúmaným izolátorom.

10. 9. ELEKTROSTATICKÉ POLE9.7 Kapacita vodiča, elektrický kondenzátor Odvodenie kapacity guľového kondenzátora Odvodenie kapacity valcového kondenzátora Zapojenie kondenzátorov Paralelne – výsledná kapacita sa rovná súčtu kapacít jednotlivých kondenzátorov. Sériove – prevrátená hodnota výslednej kapacity sa rovná súčtu prevrátených kapacít jednotlivých kondenzátorov.

11. 9. ELEKTROSTATICKÉ POLE9.8 Energia elektrostatického poľa Súčasťou defibrilátora je kondenzátor. Batéria nabije kondenzátor na vysoké napätie, ktoré kondenzátor akumuluje v dobe kratšej ako jedna minúta na veľkú energiu. Batéria pritom sama nemá veľké napätie, elektrický obvod ho opakovane prevádza na vyššie napätie a tým nabíja kondenzátor. Vodivé elektródy sa priložia na hrudník pacienta a po zapnutí spínača vyšle kondenzátor dávku akumulovanej energie z jednej elektródy telom pacienta do druhej. Ak je napr. kondenzátor o kapacite 70 F nabitý na 5000 V, telom pacienta prejde za 2 ms približne prúd 20 A a prenesie elektrickú energiu 200 J.