Elektrické napätie

Kód ITMS projektu: 26110130519Gymnázium Pavla Jozefa Šafárika – moderná škola tretieho tisícročia

Vzdelávacia oblasť: Človek a príroda

Predmet Fyzikálny seminár

Ročník, triedy: 4. ročník

Tematický celok: Elektrické pole

Vypracoval: Mgr. Jolana Szanková

Dátum: február 2014

Obsah

1. Práca v homogénnom elektrickom poli

2. Elektrický potenciál3. Ekvipotenciálne ploch

y4. Elektrické napätie5. R. A. Millikan6. Millikanov pokus

2

7. Meranie elektrického napätia

8. Druhy voltmetrov9. Použité zdroje

Práca v homogénnom elektrickom poli• v elektrickom poli pôsobí na náboj Q elektrická sila,

ktorá pri premiestnení náboja vykoná prácu W• elektrická sila:• pre prácu síl v homogénnom elektrickom poli platí:

3

Fe = Q . EFe = Q . E

W = Fe . d = Q . E . dW = Fe . d = Q . E . d

Bodový náboj v elektrickom poli má istú elektrickú potenciálnu energiu Ep. Bodový náboj v elektrickom poli má istú elektrickú potenciálnu energiu Ep.

Elektrická potenciálna energia Ep náboja Q je určená prácou, ktorú vykoná elektrická sila pri premiestnení daného náboja z daného miesta na povrch Zeme (nezávisle od trajektórie).

Elektrická potenciálna energia Ep náboja Q je určená prácou, ktorú vykoná elektrická sila pri premiestnení daného náboja z daného miesta na povrch Zeme (nezávisle od trajektórie).

Ep = WEp = W

E – intenzita elektrického poľaE – intenzita elektrického poľa

4

V homogénnom poli medzi dvoma rovnobežnými vodivými platňami má kladne nabitá platňa vzhľadom na uzemnenú platňu potenciál:

V homogénnom poli medzi dvoma rovnobežnými vodivými platňami má kladne nabitá platňa vzhľadom na uzemnenú platňu potenciál:

E - je veľkosť intenzity poľad - je vzdialenosť platníE - je veľkosť intenzity poľad - je vzdialenosť platní

Ekvipotenciálne plochy• množiny bodov elektrického poľa s rovnakým

potenciálom

5

Homogénne elektrické poleHomogénne elektrické pole Radiálne elektrické poleRadiálne elektrické pole

ekvipotenciálnymi hladinami sú plochy rovnobežné s platňamiekvipotenciálnymi hladinami sú plochy rovnobežné s platňami

ekvipotenciálnymi hladinami sú sústredné guľové plochyekvipotenciálnymi hladinami sú sústredné guľové plochy

Elektrické napätie

6

Elektrické napätie meriame voltmetrom.Elektrické napätie meriame voltmetrom.

Medzi dvoma bodmi danej hladiny potenciálu je nulové napätie.Medzi dvoma bodmi danej hladiny potenciálu je nulové napätie.

Elektrické napätie• Elektrické napätie U medzi dvoma rovnobežnými

platňami je:• Potenciál kladne nabitej platne je:• Intenzita elektrického poľa:

• Práca:

7

W = Fe . d = Q . E . dW = Fe . d = Q . E . d

W - veľkosť práce vykonanej pri prenesení náboja Q medzi dvoma bodmi, medzi ktorými je napätie U.

W - veľkosť práce vykonanej pri prenesení náboja Q medzi dvoma bodmi, medzi ktorými je napätie U.

W = Q . UW = Q . U

d - je vzdialenosť platníd - je vzdialenosť platní

Robert Andrews Millikan• v roku 1913 odmeral veľkosť elementárneho náboja e• pozoroval mikroskopom pohyb malých olejových

kvapôčok jemne rozprášených v homogénnom elektrickom poli medzi dvoma rovnobežnými platňami

• dokázal nespojitosť elektrického náboja a existenciu e• potvrdil predstavy o zložení látok z častíc• dostal Nobelovu cenu za fyziku za prácu

o elementárnom elektrickom náboji (1923)

8

americký fyzikamerický fyzik

Millikanov pokus• Millikan vstrekoval kladne nabité olejové kvapôčky

do rovnorodého poľa medzi dvoma vodorovnými platnička, pričom spodná mala kladný náboj

• niektoré kvapôčky sa chvíľu udržali v poli - nešli hore ani nespadli dole

9

e = 1,602 . 10-19 C e je veľkosť elementárneho náboja

e = 1,602 . 10-19 C e je veľkosť elementárneho náboja

- menil napätie a keď bol náboj celočíselným násobkom 1,602 . 10-19 C, kvapôčky sa zase dostali do rovnovážneho stavu

- menil napätie a keď bol náboj celočíselným násobkom 1,602 . 10-19 C, kvapôčky sa zase dostali do rovnovážneho stavu

dokazuje

kvantovanie

elektrického nábojadokazuje

kvantovanie

elektrického náboja

Millikanov pokus• na každú kvapôčku pôsobí tiažová sila:• a elektrická sila:• pri vhodnom napätí U medzi platňami

možno dosiahnuť, že : FG = Fe

• pre veľkosť síl platí:

• pre náboj kvapôčky:

10

m – hmotnosť kvapôčkyQ – kladný elektrický nábojm – hmotnosť kvapôčkyQ – kladný elektrický náboj

E – intenzita elektrického poľaU – napätie medzi platňamiE – intenzita elektrického poľaU – napätie medzi platňami

Meranie elektrického napätia• Voltmeter je prístroj na meranie elektrického

napätia.• Schematická značka:• Voltmeter sa zapája do elektrického obvodu

paralelne k meranému spotrebiču alebo k zdroju:

11

Druhy voltmetrov

• analógové - ručičkové - má stupnicu s pohyblivou ručičkou

• digitálne - na displeji sa ukáže číselný údaj nameranej hodnoty napätia

12

Pravidlá pri meraní napätia:- nastaviť prístroj na meranie napätia- nastaviť rozsah merania- svorka označená na prístroji + sa spájas rovnako označenou svorkou zdroja- voltmeter sa zapája paralelne

Pravidlá pri meraní napätia:- nastaviť prístroj na meranie napätia- nastaviť rozsah merania- svorka označená na prístroji + sa spájas rovnako označenou svorkou zdroja- voltmeter sa zapája paralelne

Použité zdroje

• Bednařík M., Svoboda E. a kol.: Fyzika pre 2.ročník gymnázií, 1993, SPN, Bratislava

• Tarábek, P. a kol.: Zmaturuj z fyziky, Didaktis, Bratislava, 2011

• Lank V., Vondra M.: Fyzika, 2008, Fragment s.r.o.• http://micro.magnet.fsu.edu/optics/timeline/people/

antiqueimages/millikan.jpg• http://notebook.pege.org/2004-car-adapter/digital-

voltmeter.jpg• http://www.oskole.sk/images/ekvipotencial_plochy.jpg

13