Elektrostatika

23.12.2015

Dr Željka Tomić

1

KRZNO

Ebonit Šipka

Elektrostatika

Svila- - - - - - -

+++++++staklo

3

ElektronProton eutron

Naelektrisanje elektrona elementarno nalektrisanje

e = 1,6022 ‧ 10 -19 C

4

5

Zakon održanja količine naelektrisanja

Za vreme bilo kakvog procesa, količina naelektrisanja izolovanog sistema ostaje konstantna (održava se).

Elementarna naelektrisanja se ne mogu uništiti ( ili stvoriti) nezavisno isama od sebe, već, uslovno rečeno, “stvaranje” (“nestajanje”) jednogpozitivnog uvek prati “nestajanje” (“stvaranje”) i jednog negativnognaelektrisanja.

Ne postoji stvaranje naelektrisanja, već se ono samo prenosi između tela. *

* Izuzetak su procesi interakcije elektromagnetnog zračenja sa materijom, tzv. par-efekat(stvaranje parova naelektrisanih čestica – elektrona i pozitrona).

6

Naelektrisavanje tela se vrši na razne načine(trljanjem - trenjem, dodirom sa naelektrisanim telom, zagrevanjem, zračenjem, indukcijom …), čime se narušava odnos između protona i elektrona u telu.

Naelektrisavanja provodnih tela dodirom.a) približavanje naelektrisanog telab) kontakt – narušavanje ravnotežne količine

pozitivnog i negativnog naelektrisanja na telu (prelazak elektrona na provodno telo)

c) udaljavanje naelektrisanog tela i pravilno raspoređivanje naelektrisanja po površini provodnog tela

Naelektrisavanje tela

pre kontakta

kontakt

Posle kontakta

Tvrda guma

Nenaelektrisano provodno telo

Provodnici - vrsta materijala u kojima i na sobnoj temperaturi postoj i veliki broj slobodnih nosilaca naelektrisanja

•Metali - nosioci nael.ektrisanja > elektroni•Elektroliti -rastvori kiselina baza i soli > joni , pozitivni i negativni

7

Naelektrisavanja provodnih tela indukcijoma) nenaelektrisano telob) približavanje naelektrisanog telac) uzemljavanje metalne sfere (spajanje sa Zemljom

putem provodnika) – deo elektrona odlazi u Zemlju (ponaša se kao ogroman “rezervoar”, odvod za naelektrisanja)

d) prekid uzemljenja e) udaljavanje naelektrisanog tela

Naelektrisavanje tela

8

9

Hladniji objekat

Pozitivno naelektrisan

objekattoplotatopliji objekat

Negativno naelektrisan

objekat

10

11

12

13

14

q

15

E=F/qo=[N/C ] =[V/m]

16

17

Linija sile električnog polja je usmerena linija čija tangenta u svakoj tački ima pravac vektora jačine polja E u toj tački.

Duž takve linije kretalo bi se probno naelektrisanje +q0 kada se stavi u neku tačku polja (bez početne brzine).

Linije sila el.polja imaju smer od + q ka –q. Polje E je radijalno za tačkasto +q

Linija sile električnog polja u vakuumuElektrično polje je vektorsko polje – prikazuje se linijama silau prostoru oko naelektrisanja od kojeg to polje potiče.

Radi slikovitijeg prikazivanja električnogpolja uveden je pojam linija električnih polja.

Linija električnog polja:• smer pokazuje smer vektora jačine polja;• u svakoj tački linije, tangenta linije se poklapa sa pravcem vektora jačine polja;• počinju od pozitivnog naelektrisanja ili u beskonačnosti a završavaju se na negativnom naelektrisanju ili u beskonačnosti,

• broj linija polja zavisi od jačine električnog polja;• za homogone polje linije su paralelne i na jednakom rastojanju.

18

19

20

Vektori polja u okolini naelektrisanog tela

21

HOMOGENO Električno polje postoji između dve ravne metalne ploče, čije su dužina i

širina znatno veće od njihovog rastojanja Linije homogenog polja su paralelene, gustina

im je svuda ista kao i rastojanje.

22

23

Elektrostatičko polje (linije sa strelicama) obližnjeg pozitivnog naelektrisanja (+) čini da se pokretna naelektrisanja u provodnim telima razdvoje zbog elektrostatičke indukcije. Negativna naelektrisanja (plavo) se privlače i pomeraju na površinu tela okrenutu ka spoljnom naelektrisanju. Pozitivna naelektrisanja(crveno) se odbijaju i pomeraju na suprotno orijentisanu površinu tela. Ova indukovana površinska naelektrisanja su tačnog oblika i veličine tako da njima suprotno električno polje poništava električno polje spoljnog naelektrisanja kroz unutrašnjost metala. Sledi da je elektrostatičko polje bilo gde unutar provodnog materijala jednako nuli, i elektrostatički potencijal je konstantan.

24

Raspodela naelektrisanja u provodnom telu je takva da se naelektrisanje raspoređuje popovršini tela. Površinska gustina naelektrisanja σ i intenzitet vektora električnog polja je veći što je manji radijus zakrivljenosti provodnika.

Na naelektrisanom telu naelektrisanje će se najviše koncentrisati na šiljcima, gde je intenzitet vektora električnog polja (E) biti najveći.

Raspodela naelektrisanja na jako zakrivljenom provodnom telu

Faraday-ev kavez

Ako provodnik ima u sebi šupljinu, cela unutrašnja površina provodnika nalazi se na istom potencijalu, u unutrašnjosti provodnika polje, E= 0.

Praktična primena Zaštitita odabranog prostor od elektrostatskog polja. metalne rešetke ili mreže, koja se naziva Faraday-ev kavez.

E=0

25 [E]=[F/qo ]=N/C= Nm/Cm=J/Cm =V/m, V=J/C

26

Ep ili We

=We

27

Zavisnost električnog polja ielektričnog potencijala od rastojanja

28

+q0+q

A B

rarb

F

Niži potencijal

Viši potencijal

29

X1 X2

X2 – x1

30

Kako je intenzitet električnog polja tačkastog naelektrisanja, u tački na rastojanju r od centra naelektrisanja

(3.3)

31

32

33

34