Transcript Elektrický potenciál a elektrické nap*tí

7. listopadu 2012
VY_32_INOVACE_170204_Elektricky_potencial_a_napeti_DUM
ELEKTRICKÝ POTENCIÁL
A NAPĚTÍ
Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Mgr. Miroslava Víchová.
Obchodní akademie a Střední odborná škola logistická, Opava, příspěvková organizace.
Materiál byl vytvořen v rámci projektu OP VK 1.5 – EU peníze středním školám,
registrační číslo CZ.1.07/1.5.00/34.0809.
1 .Elektrická práce
2. Elektrický potenciál
3. Elektrické napětí
4.Ekvipotenciální
plochy
5.Příklady a
opakování
Elektrická práce
Bodový náboj, který je umístěn v elektrostatickém poli, má v
určité poloze potenciální energii (Podobně jako těleso v určité
výšce v tíhovém poli).
Při přemisťování náboje se potenciální energie mění. Práce se
koná, jestliže je náboj přemisťován z jedné polohy (místa) do
jiné polohy (místa).
Práce se vypočítá ze vztahu.
WAB  E pA  E pB
EpA – potenciální energie náboje v místě A
EpB – potenciální energie náboje v místě B
dále
Elektrická práce
Práce v elektrostatickém poli je určena změnou potenciální
energie při přemisťování náboje.
B
E
A
dále
Elektrická práce
Při pohybu ve směru působení elektrické síly se
potenciální energie náboje zmenšuje a při pohybu proti
směru působení elektrické síly se potenciální energie
náboje zvětšuje (podobně jako u pole tíhového).
Jako hladina nulové potenciální energie je zvolen povrch
Země. Tělesa vodivě spojená se zemí mají potenciální
energii nulovou, říkáme o nich, že jsou uzemněná.
zpět na obsah
další kapitola
Elektrický potenciál
• je definovaný jako podíl potenciální energie náboje v
určitém místě elektrostatického pole a tohoto náboje
• značí se φ, jednotkou volt [V] nebo [J . C-1]

Ep
q
dále
Elektrický potenciál
Elektrický potenciál povrchu Země je nulový.
Má-li těleso vyšší potenciál než povrch Země, pak je tento
potenciál kladný.
Má-li těleso nižší potenciál než povrch Země, pak je tento
potenciál záporný.
zpět na obsah
další kapitola
Elektrické napětí
Mezi místy s různým potenciálem vzniká elektrické napětí.
U   2  1
U AB 
E PA
q

E PB
q
Elektrické napětí mezi dvěma body elektrostatického pole je rovno
rozdílu jejich potenciálů.
Elektrické napětí je tedy určeno jako práce vykonaná elektrickými
silami při přemisťování náboje mezi dvěma místy elektrostatického
pole.
Elektrické napětí se značí se U a jednotkou je volt [V] nebo [J . C-1].
Alessandro Volta na Wikipedii
dále
Elektrické napětí
Obr. 1
Elektrické napětí měříme voltmetrem.
Pro homogenní pole platí:
U  E d
E – elektrická intenzita pole
d – vzdálenost mezi deskami
zpět na obsah
další kapitola
Ekvipotenciální plochy
Pohybuje-li se náboj kolmo k siločárám elektrického pole, jeho
potenciální energie náboje se nemění (elektrická síla nekoná práci).
Ekvipotenciální plocha
• je plocha, která je ve všech bodech kolmá k siločarám elektrického
pole
• má všude stejný potenciál (hladina stejného potenciálu)
Radiální pole
• ekvipotenciální plochy jsou kulové se středem v bodovém náboji
• v blízkosti náboje se potenciál mění rychle
• ve větší vzdálenosti od náboje se potenciál mění pomaleji
dále
Ekvipotenciální plochy
Obr. 2
• potenciál lze vypočítat:
 
F r
W
 e

q
q
k
Qq
r
2
Q
r
k
q
r
• potenciál ve velké vzdálenosti se bude blížit nule
dále
Ekvipotenciální plochy
Homogenní pole
• ekvipotenciální jsou rovnoběžné roviny (rovnoběžně s deskami, které tvoří
pole)
• protože E = konst., mění se potenciál rovnoměrně
Obr. 3
• potenciál lze vypočítat
d- vzdálenost desek
Fe  d
W
 

 E d
q
d
zpět na obsah
další kapitola
Příklady a opakování
Příklad č. 1
Jaký elektrický potenciál má povrch kulového vodiče,
jestliže při nanášení náboje 60 μC z povrchu Země na
povrch vodiče vykoná práci 0,3 J?
řešení
Příklady a opakování
Q = 60 μC
W = 0,3 J
__________________
φ = ? [V]
Ep
W


q
q
0 ,3
6


0
,
005

10
 5000V  5 kV
6
60  10
Povrch vodiče má potenciál 5 kV.
další příklad
Příklady a opakování
Příklad č.2
Vzdálenost dvou rovnoběžných kovových desek je 14 cm.
Určete velikost intenzity elektrického pole mezi deskami.
Mezi deskami je napětí 700V.
řešení
Příklady a opakování
d = 14 cm
U = 700 V
E = ? [V . M-1]
_________________________________________
U
U  E d  E 
d
700
E
 5000Vm 1  5 kVm 1
0 ,14
Elektrické pole má intenzitu 5 kV . m-1.
dále
Příklady a opakování
Přiřaďte vztahy k fyzikálním veličinám.
WAB  E p A  E pB
Elektrický potenciál
  E d
Elektrické napětí
U   2  1
Elektrický potenciál
radiálního pole

Elektrický potenciál
homogenního pole

Ep
q
Q
 k
r
Elektrická práce
zpět na obsah
konec
POUŽITÁ LITERATURA
ŠTOLL, Ivan. Fyzika pro netechnické obory SOŠ a SOU. Praha: Prometheus, 2003. ISBN 80-7196223-6
CITACE ZDROJŮ
Obr. 1 VITTORATOS, Christos. File:Behrens-voltmetre.jpg: Wikimedia Commons [online]. 6.August
2006 [cit. 2012-11-07]. Dostupné pod licencí Creative Commons z:
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/ae/Behrens-voltmetre.jpg?uselang=cs
Obr. 2 PAJS. Soubor:Pole radialni ekvipotencialy.svg: Wikimedia Commona [online]. 17 June 2007
[cit. 2012-11-07]. Dostupné pod licencí Creative Commons z:
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/7a/Pole_radialni_ekvipotencialy.svg
Obr. 3 PAJS. Soubor:Pole homogenni ekvipotencialy.svg: Wikimedia Commona [online]. 17 June
2007 [cit. 2012-11-07]. Dostupné pod licencí Creative Commons z:
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/6f/Pole_homogenni_ekvipotencialy.svg
Pro vytvoření DUM byl použit Microsoft PowerPoint 2010.
Děkuji za pozornost.
Miroslava Víchová