Elektrosztatika Hétköznapi tapasztalatok villám fésülködés tv képernyő műszálas pullover portörlő fénymásoló

Az előadások a következő témára: "Elektrosztatika Hétköznapi tapasztalatok villám fésülködés tv képernyő műszálas pullover portörlő fénymásoló"— Előadás másolata:

1 Elektrosztatika Hétköznapi tapasztalatok villám fésülködés tv képernyő műszálas pullover portörlő fénymásoló http://phet.colorado.edu/en/simulation/travoltage http://phet.colorado.edu/hu/simulation/balloons Villám (lassítva) http://www.ultraslo.com/page/9506190

2 Kísérletek A bőrrel dörzsölt üvegrúd és a műszállal dörzsölt ebonitrúd az apró papírdarabokat (tollat) vonzza. Az alufólia darabkákat is.

3 Dörzsölés előtt szőrme Ebonit rúd után Kísérletek

4 Ha a megdörzsölt üveg-vagy ebonit rudat húzunk végig az elektroszkóp tetején… A mutató kitér. Kísérletek

5 Az elektromosan töltött rúddal csak közelítünk, de nem érünk az elektroszkóphoz… Amíg az elektroszkóp közelében van a rúd, a mutató kitér, de amint elvesszük onnan, visszaáll. + + + Kísérletek

6 A külső elektronok kötöttek az atomtörzshöz. Az ilyen anyag nem vezeti az áramot. Az elektromos test hatására az elektronok a maghoz képest csak kismértékben tudnak elmozdulni. Ekkor az anyag polarizálódik. + + + + Elektromos testPolarizált szigetelő + Szigetelők

7 Szigetelő anyagok Üveg Bakelit Ebonit Gyémánt Tiszta víz Levegő

8 Vezetők Pozitív töltésű atomok (ionok) kristályrácsából és „szabad” elektrongázból áll. A töltéshordozók szabadon elmozdulhatnak, az elektromos állapot a vezető egészére szétterjed. A fémek vezető anyagok. A Föld belseje is nagy kiterjedésű vezető. -ion Fémrács -elektronok Fém alapállapotban semleges: elektrongáz

9 Vezető anyagok Fémek Szén Grafit Elektrolitok Plazma

10 Az elektromos test a környezetében lévő vezető anyagokon elektromos megosztást idéz elő. + + ++ Elektromos testMegosztott vezető Elektromos megosztás

11 Elektromos állapotok Kétféle létezik: Azok a testek pozitív töltésűek, amik ugyanolyan elektromos állapotúak, mint a megdörzsölt üveg. Azok a testek negatív töltésűek, amik ugyanolyan elektromos állapotúak, mint a megdörzsölt ebonit.

12 A töltés magyarázata AtommagElektronfelhő proton neutron elektron Semleges atom: elektronok száma=protonok száma

13 Az elektrosztatikus mező forrásai a nyugvó töltések. Először definiálnunk kell egy töltés nagyságát. 1. Két töltés egyenlő nagyságú, ha egy tetszőleges harmadik töltésre ugyanakkora távolságból ugyanakkora erővel hatnak. 2. Az a töltés nagyobb, amelyik egy tetszőleges harmadik töltésre ugyanakkora távolságból nagyobb erővel hat 3. Egységnyi az a töltés, amely 1 m távolságból a vele egyenlő nagyságú töltésre N erővel hat. A töltés definíciója

14 A töltés jele: Q. Mértékegysége: 1 C (coulomb). (Charles Coulomb, francia, 1736-1806). Elemi töltésnek nevezzük az elektron töltését: A töltésmegmaradás törvénye: Zárt rendszerben a töltések algebrai összege változatlan. A töltés definíciója http://www.sulinet.hu/tlabor/fizika/teszt/f40.htm

15 Charles Augustin Coulomb (Angoulême, 1736. június 14. – Párizs, 1806. augusztus 23.) francia fizikus, leginkább a Coulomb- törvény megalkotásáról nevezetes. A Coulomb-erő egyike az atomi reakcióban szerepet játszó alapvető erőknek.Angoulême1736június 14. Párizs1806augusztus 23.franciaCoulomb- törvény Gépek súrlódását, szélmalmokat, fém- és selyemszálak rugalmasságát is vizsgálta. Az elektromos töltés egysége az ő tiszteletére kapta a coulomb nevet.súrlódásátszélmalmokat Coulomb

16 Coulomb torziós ingával végzett kísérletei alapján megállapította, hogy két tetszőleges töltés közt ható erő esetén: F   0 a vákuum dielektromos állandója vagy más néven a vákuum permittivitása. Coulomb törvénye

17 Az elektromos tér erőssége egy pontban azt mutatja meg, hogy mekkora erő hat abban a pontban az 1 C nagyságú töltésre. A térerősség jele: E. Az elektromos térerősség Homogénnek nevezünk egy elektromos mezőt, ha a térerősség vektora a tér minden pontjában állandó. http://phet.colorado.edu/sims/charges-and-fields/charges-and-fields_hu.html http://www.falstad.com/emstatic/

18 Newton IV. törvényéből következik, hogy ha a tér egy pontjában több elektromos tér fejti ki a hatását, akkor az ottani térerősség az egyes térerősségek vektori eredőjeként számolható ki. Elektromos térerősségek összegzése

19 Volta Gróf Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta olasz fizikus, az elektromos áram elméletének kidolgozója, a víz elektrolízisének felfedezője és a kénsavoldatba merülő cink- és rézelektródból álló Volta-elem (galvánelem) feltalálója. A volt mértékegység róla kapta a nevét. elektromos áramelektrolízisénekkénsavoldatbacinkrézelektródbólgalvánelemvolt 1801-ben Napóleon Párizsba hívta, hogy bemutassa a galvánláncra vonatkozó kísérleteit az Institut-nek; később a becsületrend tisztjévé tette, neki adományozta a vaskorona-rendet, illetve kinevezte Itália grófjává és szenátorává.NapóleonPárizsbaInstitut becsületrendItália

20 Az elektromos munka egy külső erő vagy az elektromos mező által egy töltésen végzett munkát jelent. Ez a munka független attól, hogy a töltés milyen úton jut A – ból B – be (vagyis az elektromos erőtér konzervatív). Az elektromos feszültség megmutatja, hogy mennyi munkát végez az elektromos mező vagy egy külső erő egységnyi töltésen. Jele: U. Így: Az elektromos feszültség

21 Homogén erőtérben: Elektromos feszültség homogén térben

22 Az elektromos potenciál egy általunk kijelölt ponthoz viszonyított feszültség. Az elektromos feszültség a tér két pontja közt pedig a pontok potenciáljainak különbsége, tehát a feszültség valójában potenciálkülönbség. Ha pl:, akkor Potenciál

23 Az azonos potenciálú görbéket ekvipotenciális görbéknek, a térben pedig ekvipotenciális felületeknek nevezzük. Ezek mindig merőlegesek az erővonalakra, az elektromos térerősségre is. Ekvipotenciális felületek

24 Elektromos töltés vezetőn http://www.youtube.com/watch?v=Zi4kXgDBFhw Alufóliába csomagolt rádió, mobiltelefon http://www.youtube.com/watch?v=WqvImbn9GG4 A vezetőre vitt többlettöltés mindig a vezető külső felületén helyezkedik el. A vezető belsejében a térerősség zérus, E = 0. A vezető határán a térerősség merőleges a vezető felületére. A vezető belsejének minden pontja ekvipotenciális, vagyis bármely két pont közt 0 a feszültség.

25 Autó, repülő fémburkolata Elektromos gépek védelme Veszélyes anyagok tárolása Példák

26 Elektromos csúcshatás A csúcsokon nagyobb a töltéssűrűség. : pozitív többlettöltés : a vezető környezetében az erővonalak, így a térerősség iránya (a rajz egy vezető keresztmetszete) · A csúcsban kerülhetnek a legtávolabbra a többi töltéstől.

27 Villámhárító

28

29 Kondenzátorok kapacitása http://phet.colorado.edu/hu/simulation/capacitor-lab Kapacitás: töltésbefogadó képesség. Megmutatja, hogy 1 V feszültség hatására mennyi töltést képes felhalmozni a kondenzátor. Jele: C. Vagyis: