ELEKTROSZTATIKA ELEKTROMOS ALAPJELENSÉGEK

AZ AZONOS TÖLTÉSŰ TESTEK TASZÍTJÁK EGYMÁST  A posztóval megdörzsölt ebonit- rudak taszítják egymást  Az ebonit töltését nevezzük negatívnak

AZ ELLENTÉTES TÖLTÉSŰ TESTEK TASZÍTJÁK EGYMÁST  A bőrrel dörzsölt üveg vonzza a posztóval dörzsölt ebonit-rudat.  Az üvegrúd töltését nevezzük pozitívnak.  Az ebonit negatív töltésű.

DÖRZSÖLÉSSEL SZÉTVÁLASZTJUK A TÖLTÉSEKET  Posztóval megdörzsöljük az ebonitrudat.  A posztó és az ebonit vonzzák egymást.  Az ebonit negatív, a posztó pozitív töltésű lett.  Dörzsöléssel az elektromos töltéseket szétválasztjuk.

EGY TESZTKÉRDÉS Melyik állítás nem igaz?  A) Ha egy műanyag-rudat posztóval megdörzsölünk, akkor a műanyag negatív, a posztó pozitív elektromos állapotú lesz.  B) Ha egy üveg-rudat bőrrel megdörzsölünk, akkor az üvegnek elektron-hiánya, a bőrnek elektron-többlete lesz.  C) Ha egy műanyag-rudat posztóval, egy üveg-rudat pedig bőrrel megdörzsölünk, akkor a posztó és a bőr taszítják egymást.  D) Ha egy műanyag-rudat posztóval, egy üveg-rudat pedig bőrrel megdörzsölünk, akkor a posztó és az üveg taszítják egymást.

AZ ELEKTROSZKÓP  A képen a Braun-féle elektroszkóp látható.  A „mozgó rész” egy vékony, alumíniumból készült mutató.  Ha az elektroszkópra töltést viszünk, akkor a taszító hatás miatt a mutató elfordul.

AZ ELEKTROSZKÓP FELTÖLTÉSE I.  Ha a megdörzsölt ebonitot végighúzzuk az elektroszkóp gömbjén, az elektroszkóp feltöltődik.  Ha megérintjük, elveszíti töltését.  Ha a feltöltött elektroszkóphoz azonos töltésű testtel közelítünk, a kitérés nő.  Ha a feltöltött elektroszkóphoz ellentétes töltésű testtel közelítünk, a kitérés csökken.

AZ ELEKTROSZKÓP FELTÖLTÉSE II. Ez a kísérlet hasonló az előzőhöz.  Ha a pozitív töltésű elektroszkóphoz pozitív töltésű üveggel közelítünk, a kitérés nő.  Ha a pozitív töltésű elektroszkóphoz negatív töltésű ebonittal közelítünk, a kitérés csökken.

COULOMB TÖRVÉNYE Két, pontszerű Q 1 és Q 2 töltés között ható erő egyenesen arányos a két töltés szorzatával, és fordítottan arányos a kőztük lévő távolság négyzetével:

TESZTKÉRDÉSEK

TÉRERŐSSÉG  Az elektromos tér minden pontjában az odahelyezett q próbatöltésre meghatározott irányú és nagyságú erő hat.  F ~ q  E = F/q vagy F = Eq

TESZTKÉRDÉSEK

PONTSZERŰ TÖLTÉS ELEKTROMOS TERE

AZ ELEKTROMOS TÉR JELLEMZÉSE ERŐVONALAKKAL  Egy tálba ricinusolajat öntöttünk s búzadarát szórtunk rá.  Ha a tál közepén lévő kicsi (pontszerű) fémtestre töltést viszünk, a daraszemcsék erővonalak mentén húzódó láncokba rendeződnek.  A ponttöltés erővonalai sugárirányúak.

PONTSZERŰ TÖLTÉS ERŐVONALRENDSZERE

+Q ÉS –Q TÖLTÉS ERŐVONALRENDSZERE

HOMOGÉN ELEKTROMOS TÉR

AZ ERŐVONAL ÉRINTŐJE MEGMUTATJA A TÉRERŐSSÉG IRÁNYÁT

AZ ERŐVONALAK SŰRŰSÉGE MEGMUTATJA A TÉRERŐSSÉG NAGYSÁGÁT

MAXWELL I. TÖRVÉNYE Q –tól r távolságra E=kQ/r 2. Egységnyi felületen áthalad kQ/r 2 számú erővonal. A 4r 2  gömbfelületen áthalad 4  kQ = Q/  0 erővonal.

AZ ELEKTROSZTATIKUS TÉR KONZERVATÍV

W AB (1) = W AB (2) Bármely útra W AB ugyanakkora.

A FESZÜLTSÉG ÉRTELMEZÉSE W AB = Fscos  = Eqs cos  = Eqd

A POTENCIÁL A tér (mező) bármely A pontjának egy rögzített O ponthoz viszonyított U AO feszültségét feszültségét a tér (mező) A pontbeli potenciáljának nevezzük. A viszonyítási pontot gyakran a végtelenbe helyezzük. U A =U AO A feszültség definíciójából következik, hogy U AB = U A - U B Ekvipotenciális pontok: azonos potenciálú pontok. Ekvipotenciális felület: az ekvipotenciális pontok által alkotott felület.

EKVIPOTENCIÁLIS FELÜLETEK

TESZTKÉRDÉSEK

GYAKORLÓ FELADATOK (U AB = 40 V)

ELEKTROMOS MEGOSZTÁS

ELEKTROSZKÓP FELTÖLTÉSE MEGOSZTÁSSAL  A töltetlen elektroszkóphoz negatív ebonittal közelítünk.  Az elektroszkóp gömbjét megérintjük, majd az ebonitot eltávolítjuk.  Az elektroszkóp töltést jelez.  Megállapítható, hogy a töltése most pozitív lett.

A VAN DE GRAAFF GENERÁTOR  Motorral meghajtott plexihengereken körbefutó végtelenített gumiszalag szállítja a töltéseket a fémbúra belsejébe.  Ez a többlettöltés a fémbúra külső felületén oszlik el.

KÍSÉRLETEK A GENERÁTORRAL

A FARADAY-KALITKA  Generátorral feltöltöttük a fémkalitkát.  A kalitkán kívüli fonalak felágaskodnak, a belül lévők gyakorlatilag nyugalomban maradnak.  Ez azt bizonyítja, hogy a vezetőre vitt többlettöltés mindig a vezető külső felületén helyezkedik el.  A vezető belsejében az elektromos térerősség 0.

AZ ELEKTROMOS ÁRNYÉKOLÁS SZEMLÉLTETÉSE BÚZADARASZEMCSÉKKEL  Az egymással szemben elhelyezett lemezek töltése +Q és –Q.  A lemezek közé behelyeztünk egy fémkarikát.  A karika belsejében a búzadara nem rendeződik, vagyis belül 0 a térerősség.

FÉM BELSEJÉBEN A TÉRERŐSSÉG ZÉRUS

CSÚCSHATÁS - AZ ELEKTROMOS SEGNER-KERÉK  A generátorról feltöltött kerék csúcsainál igen nagy térerősség alakul ki  Ennek hatására a levegő molekulái polarizálódnak, a dipólusokat a csúcs magához vonzza.  Érintkezés után a csúcs a vele azonos töltésűvé vált részecskéket eltaszítja.  Ennek a taszítóerőnek a reakcióereje hozza forgásba a kereket.

A MECHANIKAI SEGNER-KERÉK  A függőleges henger könnyen forgó kerékhez csatlakozik, melynek a lapátjain oldalt lyukak vannak.  A hengerbe öntött és a lyukakon kiáramló víz forgásba hozza a kereket – a víz kiáramlásával ellentétes irányban.

CSÚCSHATÁS – AZ ELEKTROMOS SZÉL  A működési elv ugyanaz, mint az előző kísérletnél.  A csúcs által magához vonzott, majd eltaszított részecskék árama hajlítja el a gyertya lángját.

A CSÚCSHATÁS SZEMLÉLTETÉSE BÚZADARASZEMCSÉKKEL  A fémlemezzel szemben egy kisméretű, hegyes fémtest helyezkedik el.  A hegy töltése +Q, a fémlemezé –Q.  Látható, hogy a hegy közelében sűrűbben helyezkednek el az erővonalak, vagyis ott nagyobb a térerősség.

TÖLTÖTT VEZETŐ ELEKTROMOS TERE  A többlettöltés a vezető külső felületén helyezkedik el.  Az erővonalak merőlegesek a fém felületére.  A fémek belsejében a térerősség zérus.  A nagyobb görbületi helyeken (csúcsoknál) nagyobb a térerősség.  A fém felülete és belső pontjai ekvipotenciálisak.

KONDENZÁTOR  Az A felületű lapról kiindul Q/  0 erővonal.  E = Q/(  0 A)  U = Ed = Qd/(  0 A)  Q ~ U  C=Q/U =  0 A/d

KONDENZÁTOROK  A síkkondenzátor két, egymással szemben elhelyezkedő fémlap, melyek töltése +Q és –Q.  Az egyik fémlaphoz kapcsolódó elektroszkóp a kondenzátor feszültségét mutatja.  Láthatjuk, hogy a fémlapok közelítésekor változatlan töltés mellett a feszültség csökken.  Ez azt jelenti, hogy a kapacitás növekedett.

KONDENZÁTOROK KAPACITÁSA II. (VIDEÓ)  A feltöltött kondenzátor lemezei közé helyezzünk szigetelő lapot.  A lap behelyezésekor a kondenzátor feszültsége csökken.  Ez azt jelenti, hogy a kapacitás növekedett.