[FIZYKA] Elektrostatyka

Elektrostatyka

Budowa atomu:

-elektrony (ładunek ujemny) na powłokach elektronowych

-protony (ładunek dodatni) w jądrze atomu

-neutrony (ładunek neutralny) w jądrze atomu

Ładunek elementarny- to podstawowy ładunek zawarty w protonie (+) lub elektronie (-). Każdy inny ładunek to wielokrotność ładunku elementarnego.

Ładunek elementarny = 1 e (+/-)

Atom jest obojętny elektrycznie, co oznacza, że ładunki protonów są równe ładunkom elektronów, czyli liczba protonów i neutronów w atomie jest równa. Jeśli atom posiada na powłokach nadmierną liczbę elektronów, to jest on jonem ujemnym (anionem), a jeśli posiada ich niedobór, to jest on jonem dodatnim (kationem).

Elektryzowanie- to zjawisko zachodzące np. przy pocieraniu dwóch ciał wzajemnie o siebie. Kiedy pocieramy np. szklaną rurką o rurkę z PCV to elektrony przechodzą z jednego ciała (ze szkła) do drugiego (PCV) i dzięki temu ciała naelektryzowane przyciągają (lub odpychają) się.

Przyjęto, że szkło przy pocieraniu elektryzuje się dodatnio, a PCV ujemnie.

Oddziaływanie elektryczne- to oddziaływanie na siebie naelektryzowanych ciał. Ciała o ładunkach jednoimiennych odpychają się, a o ładunkach różnoimiennych-przyciągają. Siły występujące przy oddziaływaniu elektrycznym nazywamy siłami elektrycznymi.

Prawo Kulomba- wartość siły wzajemnego oddziaływania dwóch ładunków jest wprost proporcjonalna do pomnożonej wartości tych ładunków, oraz odwrotnie proporcjonalna do kwadratu ich wzajemnej odległości.

F- wartość siły wzajemnego oddziaływania

k- współczynnik proporcjonalności (zależny od ośrodka)

q₁- ładunek zgromadzony na pierwszym obiekcie

q₂- ładunek zgromadzony na drugim obiekcie

r²- odległość między środkami obiektów (podniesiona do kwadratu)

Siła wzajemnego oddziaływania dwóch ładunków maleje wraz ze wzrostem odległości pomiędzy nimi.

Budowa krystaliczna- występuje, kiedy atomy lub cząsteczki substancji ułożone są w regularny sposób. Kryształy tej substancji tworzą regularną sieć. Struktura ta jest bardzo powszechna w przyrodzie (są tak zbudowane np. metale). W metalach sieć krystaliczną tworzą jony dodatnie (nie przemieszczające się, a jedynie drgające wokół swoich położeń równowagi) i poruszające się wewnątrz tego metalu ruchem chaotycznym elektrony swobodne.

Przewodniki- to ciała w których występują nośniki ładunku elektrycznego (elektrony swobodne lub jony dodatnie/ujemne), dzięki czemu ciała te mają zdolność przewodzenia prądu. Ładunki elektryczne w tych ciałach mogą łatwo się przemieszczać.

Typy przewodników:

a) metale (np. złoto, srebro, miedź, aluminium)

nośniki ładunku elektrycznego: elektrony swobodne

b) grafit

nośniki ładunku elektrycznego: elektrony swobodne

c) elektrolity (wodne roztwory kwasów, zasad i soli, np. kranówka, solanka)

nośniki ładunku elektrycznego: jony dodatnie i ujemne

d) gazy szlachetne (tzw. gazy zjonizowane, np. neon, argon)

nośniki ładunku elektrycznego: elektrony swobodne oraz jony dodatnie i ujemne

Izolatory- to ciała nie posiadające nośników ładunku elektrycznego, przez co ładunki elektryczne nie mogą się w nich przemieszczać. Przykłady izolatorów to: szkło, guma, porcelana, drewno, olej, nafta, próżnia.

Indukcja elektrostatyczna- jest to zjawisko elektryzowania się ciała polegające na przemieszczeniu się elektronów swobodnych wewnątrz tego ciała pod wpływem ładunku zbliżanego ciała naelektryzowanego. Zjawisko indukcji zachodzi tylko w metalach będących przewodnikami.

Polaryzacja elektrostatyczna- zjawisko deformacji powłok elektronowych pod wpływem zbliżenia do ciała innego ciała naelektryzowanego dodatnio lub ujemnie. W wyniku tego powstaje tzw. dipol elektryczny. Zjawisko to zachodzi tylko w izolatorach.