Elektrostatika: čo to je, vzorce a cvičenia

elektrostatika je to časť oblasti elektriny, ktorá študuje elektrické náboje bez pohybu, to znamená v stave pokoja.

Elektrostatický štít

Elektrostatické tienenie ruší elektrické pole. Stáva sa to v dôsledku distribúcie prebytočných elektrických nábojov vo vodiči. Poplatky toho istého znamenia majú tendenciu sa vzďaľovať, kým sa nezastavia.

To dokázal Michael Faraday pomocou Faradayova klietka. V tomto experimente sedel chemik vo vnútri klietky, ktorá bola vystavená elektrickému výboju, a nechal ju bez toho, aby sa mu niečo stalo.

Prečítajte si tiež o:

• Faradayov zákon
• Faradayova konštanta

Sila a elektrostatická energia

Elektrostatická sila je sila elektrostatickej interakcie medzi dvoma elektrickými nábojmi prostredníctvom priťahovania a odpudzovania.

Vypočíta sa podľa Coulombov zákon, ktorá je vyjadrená nasledujúcim vzorcom:

Kde,

k = elektrostatická konštanta
q1 a q2 = elektrické náboje
r = vzdialenosť medzi nábojmi

Elektrostatická konštanta, tiež známa ako Coulombova konštanta, je ovplyvnená prostredím, kde sa stretávajú elektrické náboje. Elektrostatická konštanta teda ovplyvňuje hodnotu sily.

Zvyčajne vo vákuu je jeho hodnota 9,10⁹ Nm² / Dz, ale môže sa objaviť v iných médiách, napríklad:

• Voda 1.1.10⁸ Nm² / Dz
• Benzén 2,3.10⁹ Nm² / Dz
• Olej 3.6.10⁹ Nm² / Dz

Elektrostatická energia alebo elektrická potenciálna energia je energia vyrobená nadmerným elektrickým nábojom trením. Meria sa podľa tohto vzorca:

Kde,

k = elektrostatická konštanta
Q = zaťaženie zdroja
čo = kontrolné alebo skúšobné zaťaženie
d = vzdialenosť medzi nábojmi

Elektrické pole

Elektrické pole je to miesto, kde sú koncentrované elektrické náboje, ktorých intenzita sa meria pomocou vzorca:

Kde,

A = elektrické pole
F = elektrická sila
čo = elektrický náboj

Nabíjačka

O elektrické náboje sú výsledkom priťahovania alebo odpudzovania bremien. Podobné poplatky sa navzájom odpudzujú, zatiaľ čo naopak priťahujú.

Merajú sa v coulomboch a najmenší z týchto nábojov, ktorý sa v prírode nachádza, je elementárny náboj (e = 1,6 .10^-19 Ç).

Vzorec elektrického náboja je:

Q = n.e

Kde,

Q = elektrický náboj
č = počet elektrónov
a = elementárny náboj

Vzorce

Okrem vyššie uvedených elektrostatických vzorcov sa používajú aj tieto:

Elektrický potenciál

Kde:

V. = elektrický potenciál
Ep = potenciálna energia
Q = Elektrický náboj

Potenciálny rozdiel

U = v_B -v_The

Kde,

U = potenciálny rozdiel
v_The = elektrický potenciál v a
v_B = elektrický potenciál v b

Vedieť viac:

• Elektrická energia
• Elektrifikačné procesy
• Elektrický prúd
• Elektrostatika: Cvičenia

Elektrostatika vs Elektrodynamika

Zatiaľ čo elektrostatika študuje elektrické náboje bez pohybu, Elektrodynamika študuje pohybujúce sa bremená.

Elektrostatika a elektrodynamika sú teda študijné oblasti fyziky, ktoré sa venujú rôznym aspektom elektrina.

Okrem týchto oblastí existuje aj Elektromagnetizmus, ktorá študuje kapacitu elektriny na prilákanie a potlačenie pólov.

Cvičenie na prijímaciu skúšku

1. (UDESC-2013) Dve rovnaké gule, A a B, vyrobené z vodivého materiálu, majú náboje + 3e a -5e a sú umiestnené v kontakte. Po dosiahnutí rovnováhy sa guľa A uvedie do kontaktu s ďalšou identickou guľou C, ktorá má elektrický náboj + 3e. Skontrolujte alternatívu, ktorá obsahuje hodnotu konečného elektrického náboja gule A.

a) + 2e
b) -1e
c) + 1e
d) -2e
e) 0e

Pozri odpoveď

c) + 1e

Pozri tiež: Elektrický náboj: Cvičenie

2. (UFRR-2016) Obdĺžniková rovina oblasti A je v medzinárodnom systéme (SI) nabitá elektrickým nábojom + Q rovnomerne rozloženým po celej ploche. Aká bude hustota elektrického náboja v tejto oblasti?

a) Variabilná hodnota v jednotkách coulomb / m
b) + Q / A coulomb / m²
c) + Q coulomb / m⁴
d) -Q coulomb / m⁵
e) 10 Q coulomb / m

Pozri odpoveď

b) + Q / A coulomb / m2

Pozri tiež: Coulombov zákon - cvičenia

3. (UEL-2011) Hydrofóbny charakter polyuretánu súvisí s elektrostatickou odpudzovacou silou medzi molekuly materiálu a molekuly vody, fyzikálny jav, ktorý sa vyskytuje medzi telesami s elektrickými nábojmi rovnaké znamenie. Je správne tvrdiť, že elektrostatická odpudivá sila

a) má opačný smer ako sila elektrostatickej príťažlivosti medzi elektricky neutrálnymi telesami
b) je väčší medzi dvoma telesami s rovnakým elektrickým nábojom + Q ako medzi dvoma telesami s rovnakým elektrickým nábojom -Q
c) bude dvakrát väčšie, ak sa vzdialenosť medzi naloženými telami zníži na polovicu
d) rastie so štvorcom vzdialenosti medzi elektricky nabitými telesami
e) je priamo úmerné výške náboja pre elektricky nabíjané telesá

Pozri odpoveď

e) je priamo úmerné výške náboja pre elektricky nabíjané telesá.

Pozri tiež: elektrická energia