Elektrosztatika Készítette: Porkoláb Tamás Hétköznapi tapasztalatok

Az előadások a következő témára: "Elektrosztatika Készítette: Porkoláb Tamás Hétköznapi tapasztalatok"— Előadás másolata:

1 Elektrosztatika Készítette: Porkoláb Tamás Hétköznapi tapasztalatok
villám fésülködés tv képernyő műszálas pullover portörlő fénymásoló Készítette: Porkoláb Tamás Villám (lassítva)

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

3 Dörzsölés Kísérletek Készítette: Porkoláb Tamás előtt után szőrme
Ebonit rúd

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

5 Kísérletek Készítette: Porkoláb Tamás 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. + + +

6 Szigetelők + + + + + 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. Készítette: Porkoláb Tamás + + + + + Elektromos test Polarizált szigetelő

7 Szigetelő anyagok Készítette: Porkoláb Tamás Üveg Bakelit Ebonit
Gyémánt Tiszta víz Levegő Készítette: Porkoláb Tamás

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. Készítette: Porkoláb Tamás Fémrács Fém alapállapotban semleges: elektrongáz -ion -elektronok

9 Vezető anyagok Készítette: Porkoláb Tamás Fémek Szén Grafit
Elektrolitok Plazma Készítette: Porkoláb Tamás

10 Elektromos megosztás Az elektromos test a környezetében lévő vezető anyagokon elektromos megosztást idéz elő. Készítette: Porkoláb Tamás + + + + Elektromos test Megosztott vezető

11 Elektromos állapotok Készítette: Porkoláb Tamás 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. Készítette: Porkoláb Tamás

12 elektronok száma=protonok száma
A töltés magyarázata Atommag Elektronfelhő Készítette: Porkoláb Tamás proton neutron elektron Semleges atom: elektronok száma=protonok száma

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

14 A töltés definíciója Készítette: Porkoláb Tamás
A töltés jele: Q. Mértékegysége: 1 C (coulomb). (Charles Coulomb, francia, ). Elemi töltésnek nevezzük az elektron töltését: Készítette: Porkoláb Tamás A töltésmegmaradás törvénye: Zárt rendszerben a töltések algebrai összege változatlan.

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

16 Coulomb törvénye Készítette: Porkoláb Tamás 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.

17 Az elektromos tér szemléltetése
Készítette: Porkoláb Tamás

18 Az elektromos térerősség
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. Készítette: Porkoláb Tamás Homogénnek nevezünk egy elektromos mezőt, ha a térerősség vektora a tér minden pontjában állandó.

19 Elektromos térerősségek összegzése
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. Készítette: Porkoláb Tamás

20 Volta Készítette: Porkoláb Tamás
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. 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. Készítette: Porkoláb Tamás

21 Az elektromos feszültség
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: Készítette: Porkoláb Tamás

22 Elektromos feszültség homogén térben
Homogén erőtérben: Készítette: Porkoláb Tamás

23 Potenciál Készítette: Porkoláb Tamás
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. Készítette: Porkoláb Tamás Ha pl: , akkor

24 Ekvipotenciális felületek
Az azonos potenciálú görbéket ekvipotenciális görbéknek, a térben pedig ekvipotenciális felületeknek nevezzük. Ezek mindig merőlegesek az erővonalakra, az elektromos térerősségre is. Készítette: Porkoláb Tamás

25 Elektromos töltés vezetőn
Készítette: Porkoláb Tamás Alufóliába csomagolt rádió, mobiltelefon A vezetőre vitt többlettöltés mindig a vezető külső felületén helyezkedik el. A vezető belsejében a térerősség zérus, E = 0. A vezető belsejének minden pontja ekvipotenciális, vagyis bármely két pont közt 0 a feszültség. A vezető határán a térerősség merőleges a vezető felületére .

26 Példák Készítette: Porkoláb Tamás Autó, repülő fémburkolata
Elektromos gépek védelme Veszélyes anyagok tárolása Készítette: Porkoláb Tamás

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

28 Villámhárító Kszítette: Porkoláb Tamás Készítette: Porkoláb Tamás

29 Villámhárító Készítette: Porkoláb Tamás

30 Kondenzátorok Készítette: Porkoláb Tamás
Az elektromos töltés felhalmozására, tárolá-sára szolgáló berende-zéseket kondenzátornak nevezzük. Minden kondenzátor legalább két párhuzamos vezető anyagból (fegy-verzet), és a közöttük lévő szigetelő anyagból (dielektrikum) áll. Készítette: Porkoláb Tamás

31 Kondenzátorok felhasználása
fénycsövek vibrálásának csökkentésére rádiókészülékekben forgókondenzátorral hangoljuk a vevőkört az adás frekvenciájára rádiókészülékekben kondenzátorral szűrik ki az adást a vivőfrekvenciáról a távbeszélő technikában vagy a váltakozó áramú körökben zavarszűrő kondenzátorként motorok indítókondenzátoraiként a váltófeszültségből egyenirányított egyenfeszültségek stabilizálása tápegységekben szűrőkondenzátorként az alacsony frekvenciás váltóáramú összetevők kiszűrése Készítette: Porkoláb Tamás

32 Kondenzátorok kapacitása
Készítette: Porkoláb Tamás Kapacitás: töltésbefogadó képesség. Megmutatja, hogy 1 V feszültség hatására mennyi töltést képes felhalmozni a kondenzátor. Jele: C. Vagyis: