Vypracovali : J. Horváth, B. Horváthová
Keď vložíme do istého miesta homogénneho elektrického poľa s intenzitou E náboj Q (kladný alebo záporný), pôsobí naň elektrická sila :
Takéto pole je utvorené dvoma rovnobežnými navzájom izolovanými nesúhlasne nabitými vodivými platňami kondenzátora. Záporne nabitú platňu vodivo spojíme so Zemou.
Keď vložíme do bodu A tohto poľa náboj Qo, pôsobením sily sa bude bodový náboj pohybovať po elektrickej siločiare. Z miesta A, ktoré je vzdialené od zápornej platni vzdialenosť d1 prejde do miesta B vzdialeného od zápornej platni vzdialenosť d2.Náboj prejde dráhu d = d1 - d2 a pôsobením síl elektrického poľa sa vykoná alebo spotrebuje ( v závislosti od znamienka ) práca
W = Fe ( d1 – d2 ) = | QoE| d
Tento vzťah platí pre prácu síl v homogénnom elektrickom poli.
Podobne ako v gravitačnom poli ani v elektrickom poli nezávisí vykonaná práca od trajektórie, ale od vzdialenosti d miest A a B od platne spojenej so Zemou. Uvedený vzťah určuje elektrickú potenciálnu energiu Ep kladného bodového náboja Qo vo vzdialenosti d od uzemnenej platni.
Platí : Elektrická potenciálna energia Epnáboja Qov istom mieste elektrického poľa je určená prácou, ktorú vykoná elektrická sila pri premiestnení náboja z daného miesta na povrch Zeme ( nezávisle od trajektórie).
Ep = W
Zem alebo telesá vodivo spojené so Zemou považujeme za miesta s nulovou hladinou elektrickej potenciálnej energie. Elektrická potenciálna energia sa vzťahuje na systém obidvoch nábojov – náboja, ktorý utvára elektrické pole a náboja , ktorý sa v tomto poli pohybuje.
Podiel elektrickej potenciálnej energie Ep kladného elektrického náboja Qo v tomto bode a veľkosť tohto náboja určuje elektrický potenciál φo v danom bode poľa
Elektrický potenciál je skalárna veličina, ktorej jednotka je jeden volt 1 V .
1
V = J.C
– 1 .
Elektrické pole má v danom mieste potenciál1V, keď pri
premiestnení kladného elektrického náboja 1 C z daného
miesta poľa na povrch Zeme vykonajú elektrické sily prácu 1
J.
Zem a miesta vodivo spojené so Zemou sú miesta s nulovým
elektrickým potenciálom.
V homogénnom poli medzi dvoma rovnobežnými vodivými platňami má kladne nabitá platňa vzhľadom na uzemnenú platňu potenciál
Kde E je veľkosť intenzite elektrického poľa a d je vzdialenosť platní.
Množina bodov elektrického poľa s rovnakým potenciálom tvorí hladiny potenciálu alebo ekvipotenciálne plochy. Ekvipotenciálne plochy homogénneho elektrického poľa medzi rovnobežnými vodivými platňami sú roviny rovnobežné s platňami. Hladinu najvyššieho potenciálu tvorí kladne nabitá platňa (, hladinu nulového potenciálu uzemnená platňa (.
Ekvipotenciálne plochy radiálneho poľa bodového náboja alebo náboja rovnomerne rozmiestneného na povrchu vodivej gule sú sústredné guľové plochy.
V obidvoch poliach platí, že všetky siločiary elektrického poľa sú kolmé na ekvipotenciálne plochy.
Úlohy :
Akú prácu vykoná sila, ktorá premiestni časticu s kladným elektrickým nábojom 20 μC v homogénnom poli s intenzitou 10 4 V.m – 1 pozdĺž siločiary po dráhe 10 cm ? [0,02 J]
Určte veľkosť intenzity elektrického poľa medzi dvoma rovnobežnými vodivými platňami, keď náboj 5 μC prenesený na kladne nabitú platňu má vzhľadom na uzemnenú platňu potenciálnu energiu 1 J. Vzdialenosť platní je 20 cm. [10 6 V.m – 1]
Aký potenciál má vodič, keď na prenesenie náboja 50 μC z miesta nulového potenciálu na jeho povrch sa vykonala práca 0,2 J ? [4 kV]
Použitá literatúra : Vachek , Bednařík – Fyzika pre 1. ročník gymnázia
Tarábek a kol. - Zmaturuj z fyziky