Hλεκτρικό. Πεδίο. Ζαχαριάδου Αικατερίνη Γενικό Τμήμα Φυσικής, Χημείας & Τεχνολογίας Υλικών Τομέας Φυσικής ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "Hλεκτρικό. Πεδίο. Ζαχαριάδου Αικατερίνη Γενικό Τμήμα Φυσικής, Χημείας & Τεχνολογίας Υλικών Τομέας Φυσικής ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ"

Ιώ Δαμασκηνός
8 χρόνια πριν
Προβολές:

1 Hλεκτρικό Πεδίο Ζαχαριάδου Αικατερίνη Γενικό Τμήμα Φυσικής, Χημείας & Τεχνολογίας Υλικών Τομέας Φυσικής ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ

2 Προτεινόμενη βιβλιογραφία: SRWY, Physics fo scientists and enginees YOUNG H.D., Univesity Physics, ekeley Physics Couse HLLIDY-RSNICK Επιστημονικές & Τεχνικές Εκδόσεις Πνευματικού ΖΑΧΑΡΙΑ ΟΥ Α., ΣΚΟΥΝΤΖΟΣ Α., Φυσική της ροής,-οπτική, Σύγχρονη Εκδοτική, Αθήνα 11 ΖΗΣΟΣ., Φυσική Ι, Σύγχρονη Εκδοτική, Αθήνα 6 Oρισμένα από τα σχήματα των διαφανειών είναι δανεισμένα από τα βιβλία: SRWY, Physics fo scientists and enginees. YOUNG H.D., Univesity Physics, ekeley Physics Couse.

, ΣΚΟΥΝΤΖΟΣ Α., Φυσική της ροής,-οπτική, Σύγχρονη Εκδοτική, Αθήνα 11 ΖΗΣΟΣ.

3 Ηλεκτροστατικές δυνάμεις Νόμος Coulomb ηλεκτροστατικές δυνάμεις: δυνάμεις μεταξύ ηλεκτρικών φορτίων που είναι ακίνητα. Υπακούουν στο νόμο Coulomb

4 Ηλεκτροστατικές δυνάμεις Νόμος Coulomb F 1 1 F 1 F k 1 1 ˆ 1 1 ˆ 1 9 Nm k 91 C ˆ 1 F 1 F 1 Αρχή της επαλληλίας: F k 1 1 ˆ 1 1 F F i

5 Ροή ηλεκτρικού φορτίου Νόμος Gauss Ηλεκτρική ροή δια μέσου επιφάνειας εμβαδού Α κάθετης στο ηλεκτρικό πεδίο: Ηλεκτρική ροή δια μέσου επιφάνειας εμβαδού Α που σχηματίζει γωνία φ με το ηλεκτρικό πεδίο: Γενική διατύπωση:

πεδίο: Ηλεκτρική ροή δια μέσου επιφάνειας εμβαδού Α

6 Ροή ηλεκτρικού φορτίου Ροή σε επιφάνεια τυχαίου σχήματος: Νόμος Gauss lim d i i Αν το πεδίο είναι ομογενές cos Ροή από κλειστή επιφάνεια: d II d

7 Ροή ηλεκτρικού φορτίου Νόμος Gauss Νόμος Gauss: Η ολική ροή που διαπερνά κλειστή επιφάνεια συνδέεταιμετοφορτίοπουυπάρχειμεσα στην επιφάνεια: d II d in

8 Αγωγοί σε ηλεκτροστατική ισορροπία εν υπάρχει κίνηση ηλεκτρονίων Ε= Στο εσωτερικό των αγωγών η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου είναι μηδέν Αν ο αγωγός είναι φορτισμένος το φορτίο του είναι κατανεμημένο στην επιφάνεια του. d in Ηέντασηλίγοεξωαπότοναγωγόείναι κάθετη στην επιφάνεια του αγωγού : in

αγωγός είναι φορτισμένος το φορτίο του είναι κατανεμημένο στην επιφάνεια

9 Για την επίλυση προβλημάτων: Θέλουμε το πεδίο να είναι κάθετο στην επιφάνεια που διαλέγουμε Επιλέγουμε επιφάνεια με την ίδια συμμετρία με την δοθείσα κατανομή Σημειακό φορτίο σφαίρα ομόκεντρη με το φορτίο ακτίνας ίσης με την απόσταση στην οποία θέλουμε να υπολογίσουμε την ένταση Σφαιρικά συμμετρική κατανομή φορτίου σφαίρα ομόκεντρη Γραμμικές ή κυλινδρικές κατανομές κυλινδρική επιφάνεια ομοαξονική Για ομογενείς κατανομές ισχύει: l S V d dl d ds d dv

απόσταση στην οποία θέλουμε να υπολογίσουμε την ένταση Σφαιρικά συμμετρική κατανομή φορτίου σφαίρα ομόκεντρη

10 Κίνηση φορτισμένου σώματος σε Ηλεκτρικό πεδίο Έστω ομογενές ηλεκτροστατικό πεδίο έντασης Ε Κίνηση σώματος σε ομογενές βαρυτικό πεδίο + - x F ma u u at a m Επιταχυνση σταθερή u d x x u t 1 at x u t 1 m t

σώματος σε ομογενές βαρυτικό πεδίο + - x F ma u u

11 Κίνηση φορτισμένου σώματος σε Ηλεκτρικό πεδίο Έστω ομογενές ηλεκτροστατικό πεδίο έντασης Ε F ma a m Κίνηση σώματος σε ομογενές βαρυτικό πεδίο e m ˆj Επιταχυνση σταθερή - u x u cons tant u y at e m t - x x ut F + y y 1 at y 1 e m t

σώματος σε ομογενές βαρυτικό πεδίο e m ˆj Επιταχυνση

12 Ηλεκτρικό δυναμικό Το ηλεκτροστατικό πεδίο είναι συντηρητικό, το έργο W είναι ανεξάρτητο της διαδρομής ΑΒ που ακολουθεί το φορτίο. Α () (1) Β W 1 = ή W W =

13 υναμική ενέργεια- υναμικό Φορτίο μέσα σε ηλεκτροστατικό πεδίο έντασης Ε Ηηλεκτροστατικήδύναμηπουασκείταιεπάνω του το μετατοπίζει και παράγει έργο. H δυναμική ενέργεια σε κάποια θέση ισούται με το έργο που απαιτήθηκε για να τοποθετηθεί το φορτίο στην εν λόγω θέση W U {U() - U( U() - U( ) W ds )} U() - U( ) V ( ) V ( ) W U() - U( ds ) W ds J C Volt

H δυναμική ενέργεια σε κάποια θέση ισούται με το έργο που απαιτήθηκε για να

14 υναμικό V ( ) V ( ) U() - U( ) W ds V ( ) V ( ) V ( ) U() - U( ) W ds Το δυναμικό σε ένα σημείο = το έργο που ΠΑΡΑΓΕΙ η δύναμη κατά τη μετακίνηση από το στο άπειρο ή το έργο που ΠΡΟΣΦΕΡΟΥΜΕ για τη μετακίνηση του φορτίου από το άπειρο στη θέση

15 υναμικό W V ( ) V ( ) ( ) V ( ) V ( ) V ( ) V ( ) W V ( ) V ( ) V ( ) V ( ) V ( ) V ( ) ( ) Τα θετικά φορτία κινούνται ΑΥΘΟΡΜΗΤΑ προς την κατεύθυνση όπου το δυναμικό ΕΛΑΤΤΩΝΕΤΑΙ Τα ΑΡΝΗΤΙΚΑ φορτία κινούνται ΑΥΘΟΡΜΗΤΑ προς την κατεύθυνση όπου το δυναμικό ΑΥΞΑΝΕΤΑΙ

16 Ηλεκτρικό Ηλεκτρικό δυναμικό δυναμικό σε σε πεδίο πεδίο σημειακού σημειακού φορτίου φορτίου Α Β θ ds d Β ds Q k ds dw ˆ Q d ds ds cos ˆ ) 1 1 ( 1 ˆ kq d kq ds Q k ds W ) 1 1 ( kq W V V kq W V ) (

17 Ηλεκτρικό δυναμικό σε πεδίο σημειακού φορτίου V k Q υναμικό σε ηλεκτροστατικό πεδίο πολλών σημειακών φορτίων : V k i i i υναμικό σε ηλεκτροστατικό πεδίο συνεχούς κατανομής V k d

18 υναμική ενέργεια αλληλεπίδρασης Α Β ΟΟ V V V k W W W Εστω αρνητικό φορτίο μετακινείται από το άπειρο στη θέση Β ηλεκτρικού πεδίου ενός θετικού σημειακού φορτίου V k V Το έργο είναι θετικό για τη μετακίνηση του αρνητικού φορτίου απότοάπειροστοβ(πράγματι, διότι τα δύο φορτία έλκονται) Η δυναμική ενέργεια στη θέση Β: Είναι αρνητική U U U W To σύστημα είναι ευσταθές. Για να «διαλυθεί» πρέπει να δαπανηθεί έργο

μετακίνηση του αρνητικού φορτίου απότοάπειροστοβ(πράγματι, διότι τα δύο φορτία έλκονται) Η δυναμική

19 Ηλεκτρικό δυναμικό V W V W V V 1 ev είναι το έργο που παράγεται για τη μετακίνηση φορτίου ίσο με το φορτίο του ηλεκτρονίου μεταξύ δύο σημείων με διαφορά δυναμικού =1V Μονάδα ενέργειας: 1eV= J 1GeV=1 9 ev Σύγκριση: ev: ενέργεια φωτονίων του ορατού φάσματος 1 MeV: Μέση ενέργεια που απελευθερώνεται από τη διάσπαση του Pu-39 Μονάδα μάζας: Ε=mc 1 GeV/c = kg Μάζα ηλεκτρονίου:.511 MeV/c Μάζα πρωτονίου:.938 GeV/c

20 Σχέση μεταξύ έντασης και διαφοράς δυναμικού Έστω ομογενές ηλεκτροστατικό πεδίο ΔV Wx x x V ( x1 ) V ( x) dx ( x x x `) 1 1 d + - ; x V d d

Σχετικά έγγραφα

Hλεκτρικό. Πεδίο. Ζαχαριάδου Αικατερίνη Γενικό Τμήμα Φυσικής, Χημείας & Τεχνολογίας Υλικών Τομέας Φυσικής ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ

Hλεκτρικό. Πεδίο. Ζαχαριάδου Αικατερίνη Γενικό Τμήμα Φυσικής, Χημείας & Τεχνολογίας Υλικών Τομέας Φυσικής ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ Hλεκτρικό Πεδίο Ζαχαριάδου Αικατερίνη Γενικό Τμήμα Φυσικής, Χημείας & Τεχνολογίας Υλικών Τομέας Φυσικής ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ Προτεινόμενη βιβλιογραφία: SRWAY, Physics fo scientists nd enginees YOUNG H.D., Univesity