ELEKTRICKÝ POTENCIÁL A NAPĚTÍ

7. listopadu 2012 VY_32_INOVACE_170204_Elektricky_potencial_a_napeti_DUM

Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Mgr. Miroslava Víchová.Obchodní akademie a Střední odborná škola logistická, Opava, příspěvková organizace.

Materiál byl vytvořen v rámci projektu OP VK 1.5 – EU peníze středním školám,registrační číslo CZ.1.07/1.5.00/34.0809.

1 .Elektrická práce

2. Elektrický potenciál

3. Elektrické napětí

4.Ekvipotenciální plochy

5.Příklady a opakování

dále

Bodový náboj, který je umístěn v elektrostatickém poli, má v určité poloze potenciální energii (Podobně jako těleso v určité výšce v tíhovém poli).

Při přemisťování náboje se potenciální energie mění. Práce se koná, jestliže je náboj přemisťován z jedné polohy (místa) do jiné polohy (místa).

Práce se vypočítá ze vztahu.

EpA – potenciální energie náboje v místě A EpB – potenciální energie náboje v místě B

Elektrická práce

pBpAAB EEW

dále

Práce v elektrostatickém poli je určena změnou potenciální energie při přemisťování náboje.

Elektrická práce

A

BE

další kapitola

Při pohybu ve směru působení elektrické síly se potenciální energie náboje zmenšuje a při pohybu proti směru působení elektrické síly se potenciální energie náboje zvětšuje (podobně jako u pole tíhového).

Jako hladina nulové potenciální energie je zvolen povrch Země. Tělesa vodivě spojená se zemí mají potenciální energii nulovou, říkáme o nich, že jsou uzemněná.

Elektrická práce

zpět na obsah

dále

• je definovaný jako podíl potenciální energie náboje v určitém místě elektrostatického pole a tohoto náboje

• značí se φ, jednotkou volt [V] nebo [J . C-1]

Elektrický potenciál

q

Ep

Elektrický potenciál povrchu Země je nulový.

Má-li těleso vyšší potenciál než povrch Země, pak je tento potenciál kladný.

Má-li těleso nižší potenciál než povrch Země, pak je tento potenciál záporný.

Elektrický potenciál

další kapitolazpět na obsah

dále

Mezi místy s různým potenciálem vzniká elektrické napětí.

Elektrické napětí mezi dvěma body elektrostatického pole je rovno rozdílu jejich potenciálů.

Elektrické napětí je tedy určeno jako práce vykonaná elektrickými silami při přemisťování náboje mezi dvěma místy elektrostatického pole.Elektrické napětí se značí se U a jednotkou je volt [V] nebo [J . C-1].

Elektrické napětí

Alessandro Volta na Wikipedii

12U q

E

q

EU BA PPAB

Elektrické napětí měříme voltmetrem.

Pro homogenní pole platí:

E – elektrická intenzita poled – vzdálenost mezi deskami

Elektrické napětí

dEU

další kapitolazpět na obsah

Obr. 1

dále

Pohybuje-li se náboj kolmo k siločárám elektrického pole, jeho potenciální energie náboje se nemění (elektrická síla nekoná práci).

Ekvipotenciální plocha• je plocha, která je ve všech bodech kolmá k siločarám elektrického

pole• má všude stejný potenciál (hladina stejného potenciálu)

Radiální pole• ekvipotenciální plochy jsou kulové se středem v bodovém náboji• v blízkosti náboje se potenciál mění rychle• ve větší vzdálenosti od náboje se potenciál mění pomaleji

Ekvipotenciální plochy

dále

• potenciál lze vypočítat:

• potenciál ve velké vzdálenosti se bude blížit nule

Ekvipotenciální plochy

r

Qk

q

rrqQ

k

q

rF

q

W 2e

Obr. 2

Homogenní pole• ekvipotenciální jsou rovnoběžné roviny (rovnoběžně s deskami, které tvoří

pole)• protože E = konst., mění se potenciál rovnoměrně

• potenciál lze vypočítat

d- vzdálenost desek

Ekvipotenciální plochy

dEd

dF

q

W e

další kapitolazpět na obsah

Obr. 3

řešení

Příklad č. 1

Jaký elektrický potenciál má povrch kulového vodiče, jestliže při nanášení náboje 60 μC z povrchu Země na povrch vodiče vykoná práci 0,3 J?

Příklady a opakování

další příklad

Q = 60 μCW = 0,3 J__________________

φ = ? [V]

Povrch vodiče má potenciál 5 kV.

Příklady a opakování

q

W

q

Ep

kV5V500010005,01060

3,0 66

řešení

Příklad č.2

Vzdálenost dvou rovnoběžných kovových desek je 14 cm. Určete velikost intenzity elektrického pole mezi deskami. Mezi deskami je napětí 700V.

Příklady a opakování

dále

d = 14 cmU = 700 V_________________________________________

E = ? [V . M-1]

Elektrické pole má intenzitu 5 kV . m-1.

Příklady a opakování

d

UEdEU

11 kVm5Vm500014,0

700E

Příklady a opakování

koneczpět na obsah

Elektrický potenciál

Elektrické napětí

Elektrická práce

Elektrický potenciál radiálního pole

Elektrický potenciál homogenního pole

12U

BA ppAB EEW

dE

r

Qk

q

Ep

Přiřaďte vztahy k fyzikálním veličinám.

POUŽITÁ LITERATURA

ŠTOLL, Ivan. Fyzika pro netechnické obory SOŠ a SOU. Praha: Prometheus, 2003. ISBN 80-7196-223-6

CITACE ZDROJŮ

Obr. 1 VITTORATOS, Christos. File:Behrens-voltmetre.jpg: Wikimedia Commons [online]. 6.August 2006 [cit. 2012-11-07]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/ae/Behrens-voltmetre.jpg?uselang=cs

Obr. 2 PAJS. Soubor:Pole radialni ekvipotencialy.svg: Wikimedia Commona [online]. 17 June 2007 [cit. 2012-11-07]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/7a/Pole_radialni_ekvipotencialy.svg

Obr. 3 PAJS. Soubor:Pole homogenni ekvipotencialy.svg: Wikimedia Commona [online]. 17 June 2007 [cit. 2012-11-07]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/6f/Pole_homogenni_ekvipotencialy.svg

Pro vytvoření DUM byl použit Microsoft PowerPoint 2010.

Děkuji za pozornost.

Miroslava Víchová