Treść zadania

Najlepsze rozwiązanie

• 

  0 0

  mira31130 18.2.2011 (11:23)

  1.Wszystkie ciała zbudowane są z ogromnej liczby atomów. Atomy zaś zbudowane są z jądra atomowego, oraz krążących wokół niego elektronów. Zarówno jądro, jak i elektrony obdarzone są ładunkiem elektrycznym. Jądro jest dodatnie, a elektrony są ujemne. Oznaczamy te ładunki znakami "+" i "-". Oznaczenie który ładunek jest dodatni, a który ujemny było i jest całkowicie umowne i nie miało by to znaczenia, gdyby naukowcy zrobili to na odwrót. Ładunek pojedynczego elektronu zwany jest ładunkiem elementarnym, oznaczamy go symbolem: -e (minus, ponieważ ładunek elektronu jest ujemny), a ma on wartość:
  
  C oznacza jednostkę, którą nazywamy kulombem. Jest ona podstawową jednostką układu SI. Taki sam ładunek tylko, że dodatni ma jądro atomu wodoru. Natomiast atomu helu ma ładunek 2e. Ładunek atomu jest uzależniony od liczby atomowej danego pierwiastka. Każde jądro atomowe składa się z protonów, których jest dokładnie tyle ile wynosi liczba atomowa (porządkowa) danego pierwiastka, oraz pewnej liczby neutronów. Tylko protony w atomie są obdarzone ładunkiem, a wartość tego ładunku wynosi +e. Neutrony w jądrze atomowym nie są obdarzone ładunkiem. W jądrze wodoru występuje tylko jeden proton i to właśnie dlatego jego jądro ma ładunek równy e.
  Padło już sformułowanie, że ładunek elektronu jest ładunkiem elementarnym. Jest on tak nazwany, ponieważ każdy spotykany ładunek w przyrodzie jest całkowitą wielokrotnością ładunku elementarnego. Nie występują cząsteczki, które mają ładunek np.
  
  Jeszcze innym powodem, dla którego powstało określenie ładunku elementarnego jest sposób w jakim elektryzują się ciała. Jeżeli w jakimś ciele znajduje się tyle samo elektronów co protonów, to mówimy, że ciało to nie jest naelektryzowane. Jeżeli występuje w nim więcej elektronów niż protonów to mówimy, że ciało to jest naelektryzowane ujemnie. W przeciwnym przypadku - więcej protonów niż elektronów - ciało jest naelektryzowane dodatnio. Dlatego jeżeli jakiekolwiek ciało jest naelektryzowane (czy to dodatnio czy ujemnie), to jego ładunek jest zawsze całkowitą wielokrotnością ładunku elementarnego.
  
  Jak wiemy z doświadczeń, naelektryzowane ciała oddziałują na siebie. Jeżeli naładujemy dwie kulki ładunkami odpowiednio q1 i q2, to zaobserwujemy, że działają one na siebie pewną siłą. Siłę tą scharakteryzował francuski fizyk Karol August Coulomba w 1785r:
  
  Dwa ładunki punktowe działają na siebie siłą, która jest wprost proporcjonalna do iloczynu wartości tych ładunków, a odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości między nimi.
  
  Siłę tą nazywamy siłą Coulomba. Zależy ona jeszcze od otoczenia, w jakim znajdują się te ładunki.
  
  Prawo to można przedstawić za pomocą wzoru:
  
  w którym:
  
  F - siła wzajemnego oddziaływania dwóch punktowych ładunków elektrycznych,
  q1 , q2 - punktowe ładunki elektryczne,
  r - odległość między ładunkami,
  k - współczynnik proporcjonalności:
  
  gdzie:
  
  - przenikalność elektryczna próżni
  - względna przenikalność elektryczna ośrodka
  
  Właśnie współczynnik proporcjonalności "k" zależy od otoczenia. Dla próżni
  
  By uogólnić wzór stosuje się inne oznaczenie współczynnika proporcjonalności:
  
  gdzie to przenikalność dielektryczna próżni
  
  I tak wygląda wzór na siłę, z jaką oddziałują na siebie dwa ładunki punktowe umieszczone w próżni w odległości r.
  Jeżeli ładunki te umieszczone są w innym środowisku niż próżnia to stosuje się nieco inny współczynnik proporcjonalności:
  
  gdzie to względna przenikalność dielektryczna danego środowiska. Dla próżni wynosi ona 1. W zależności od środowiska przyjmuje ona inne wartości, a jakie to można dowiedzieć się z odpowiednich tabel. Warto też wiedzieć, że w powietrzu przenikalność dielektryczna jest prawie taka sama jak w próżni, więc prawie zawsze stosuje się wzór dla próżni.
  Łatwo zauważyć, że prawo Coulomba jest bardzo podobne do prawa powszechnego ciążenia Newtona. Występuje jednak zasadnicza różnica. Siły grawitacji były zawsze siłami przyciągania. Siły Coulomba mogą zarówno przyciągać dwa ciała jak i je odpychać od siebie. Zależy to od ładunku tych ciał. Jeżeli ładunki tych ciał są różnoimienne (jeden ładunek jest dodatni, a drugi ujemny) to ciała te będą się wzajemnie przyciągać. W przeciwnym wypadku (oba ładunki są dodatnie, albo oba są ujemne) ciała te będą się wzajemnie odpychać.
  
  Kierunek działania siły oddziaływania ładunków wyznaczony jest przez prostą łączącą oba te ładunki, natomiast o zwrocie decydują znaki ładunków. Jeżeli są one jednoimienne, oddziaływanie jest odpychaniem. W przypadku ładunków różnoimiennych ładunki przyciągają się.
  
  
  
  Aby uświadomić sobie jak mocne jest to oddziaływanie w porównaniu do oddziaływania grawitacyjnego wyliczmy, z jaką siłą oddziałują na siebie dwa ładunki punktowe oddalone od siebie o 1 metr, naładowane oba ładunkiem 1C:
  
  W dziale grawitacja wyliczyliśmy, z jaką siłą oddziałują na siebie dwa ciała o masie 1 kg, oddalone od siebie o 1 m:
  
  Różnica jest spora.
  
  Elektryzowanie ciał
  Elektryzowanie ciał to proces przekazywania im ładunku. Polega on oczywiście na dodaniu, lub odebraniu elektronów z tego ciała. Wyróżniamy trzy sposoby elektryzowania: przez potarcie, dotyk i indukcję.
  
  2.Natężenie pola elektrycznego jest to stosunek siły F, jaką pole działa na punktowy ładunek próbny q, umieszczony w danym punkcie pola, do wartości tego ładunku.
  
  
  Jednostką natężenia pola jest [N/C] (niuton/kulomb)
  
  
  Natężenie pola w danym punkcie jest wprost proporcjonalne do wartości ładunku (źródła pola) i odwrotnie proporcjonalne do kwadratu odległości od tego ładunku.

  Dodawanie komentarzy zablokowane - Zgłoś nadużycie