Elektrostatyka: podsumowanie i wzory

W tym artykule znajdziesz podsumowanie najważniejszych informacji oraz wzory elektrostatyki. Elektrostatyka to dział fizyki zajmujący się oddziaływaniami pomiędzy ładunkami elektrycznymi.

Podsumowanie informacji z elektrostatyki:

Najważniejsze wzory elektrostatyki: Wzór na prawo Coulomba (siłę elektrostatyczną) | Wzór na natężenie pola elektrycznego | Wzór na napięcie pomiędzy dwoma punktami pola elektrycznego


1. Elektryzowanie przez dotyk, tarcie i indukcję

Niektóre substancje przy wzajemnym pocieraniu lub zetknięciu elektryzują się wzajemnie. Ebonit lub PCV pocierane suknem elektryzują się ujemnie. Szkło pocierane o jedwab elektryzuje się dodatnio.

Elektryzowanie przez tarcie
Elektryzowanie laski ebonitowej

Elektryzowanie ciał polega na przemieszczaniu się elektronów. Elektron to element atomu o ładunku ujemnym. 

Ciało można naelektryzować przez potarcie, dotyk a także przez indukcję.

  • Elektryzowanie przez dotyk polega na przemieszczaniu się elektronów między ciałem naelektryzowanym i nienaelektryzowanym.
  • Elektryzowanie przez tarcie polega na przemieszczeniu się małej ilości elektronów pomiędzy dwoma nienaelektryzowanymi ciałami
  • Elektryzowanie przez indukcję przewodnika polega na przemieszczaniu się elektronów w obrębie tego przewodnika pod wpływem zbliżanego ładunku.

2. Ładunki elektryczne

Ładunek elektryczny to właściwość materii polegająca na oddziaływaniu elektromagnetycznym ciał. Rozróżniamy ładunki dodanie i ujemne.

  • Ciało naelektryzowane ujemnie posiada nadmiar elektronów.
  • Ciało naelektryzowane dodatnio ma za mało elektronów.

Ładunki jednoimienne odpychają się a różnoimienne przyciągają się. Brak ładunku lub taka sama ilość ładunku dodaniego i ujemnego będzie elektrycznie neutralna.

Jednostką ładunku elektrycznego jest 1 kulomb ( 1C ).

3. Zasada zachowania ładunku

Zasada zachowania ładunku elektrycznego głosi, że w układzie odizolowanym elektrycznie całkowity ładunek (czyli algebraiczna suma ładunków dodatnich i ujemnych) nie zmienia się.

Ładunek „nie ginie”, może jedynie ulec przemieszczeniu.

Zobacz przykład oraz zadanie z zasady zachowania ładunku.

4. Model atomu i elektrony walencyjne

W uproszczonym modelu atomu możemy wyróżnić małe i masywne jądro, naładowane ładunkiem dodanim oraz krążące wokół niego elektrony naładowane ładunkiem ujemnym.

Elektrony krążą wokół jądra poruszając się w obrębie powłok elektronowych. Ostatnią powłokę nazywamy powłoką walencyjną, a znajdujące się na niej elektrony – walencyjnymi.

Liczba elektronów walencyjnych determinuje właściwości przewodnictwa elektrycznego ciał. Ciała, które łatwo przewodzą prąd elektryczny nazywamy przewodnikami. Dobrymi przewodnikami są metale np. miedź, srebro, złoto czy aluminium. Ciała, które bardzo słabo przewodzą prąd elektryczny nazywamy izolatorami. Powietrze, drewno, plastik czy guma to przykłady dobrych izolatorów.

5. Indukcja

Elektryzowanie przez indukcję polega na przemieszczaniu się elektronów pod wpływem zbliżanego ładunku. W przewodnikach elektrony mogą przemieszczać się swobodnie a w izolatorach jedynie odrobinę tworząc dipole. Indukcja to jeden ze sposobów elektryzowania ciał.

6. Elektroskop

Do wykrywania ładunku elektrycznego służy elektroskop.

Prosty elektroskop posiada dwa listki, wykonane z przewodzącej blaszki (np. ze złota). Listki po naładowaniu ładunkiem przez indukcję lub dotyk odpychają się od siebie ponieważ ładunki jednoimienne się odpychają.

Im większy ładunek tym większe rozchylenie listków.

7. Prawo Coulomba

Dwie naelektryzowane kule przyciągają się wzajemnie siłą wprost proporcjonalną do iloczynu ładunków, a odwrotnie proporcjonalną do kwadratu odległości między środkami tych kul.

Komplet informacji o prawie Coulomba znajdziesz na podstronie w całości poświęconej temu zagadnieniu

\large F = \frac{k \cdot q \cdot Q}{r^2}

F – siła elektrostatyczna
q, Q – ładunki elektryczne
r – odległość
k – stała elektrostatyczna

8. Pole elektryczne i elektrostatyczne

Przestrzeń wokół ciała naelektryzowanego, w której na umieszczony ładunek działają siły elektryczne nazywamy polem elektrycznym. Pole wytworzone przez ładunki nieruchome to pole elektrostatyczne.

Ładunek próbny to mały ładunek dodatni, który nie zaburza badanego pola elektrostatycznego.

Natężenie pola elektrycznego

Natężenie pola elektrycznego jest równe stosunkowi siły działającej w danym punkcie pola na ładunek próbny do wartości tego ładunku.

\large E = \frac{F}{q}

E – natężenie pola
F – siła
q – ładunek

Napięcie między dwoma punktami pola elektrycznego

Napięcie między dwoma punktami pola  obliczmy dzieląc pracę wykonaną przy przesuwaniu ładunku próbnego między tymi punktami pola przez wartość ładunku przesuwanego

\large U = \frac{W}{q}

U – napięcie
W – praca
q – ładunek


PRZYDATNY ARTYKUŁ? Udostępnij link innym:

Facebooktwittermail

Dodaj do Google Classroom

Następny temat:
Elektryzowanie ciał

Pozostałe tematy z działu: ELEKTROSTATYKA

Elektryzowanie ciał | Ładunek elektryczny | Jednostka ładunku elektrycznego: kulomb | Budowa atomu | Przewodniki i izolatory | Indukcja elektrostatyczna | Elektroskop | Prawo Coulomba