2 Elektrostatik Laddningar
Laddningar av samma slag repellerar varandra och laddningar av olika slag attraherar varandra
+ -
- -
+ +
Konserveringslag
I ett isolerat system är summan av positiva och negativa laddningar är konstant
+ -
- +
- + Boom!
elementarpartiklar
Elektronen och protonen
bestämmer atomens laddning
Proton +e Elektron -e Neutron 0
+ -
++ - -
1-84 1-85 1-86 1-88 1-90 1-94 1-95
2-5
elementarladdning
Ett föremåls laddning Q = ± n⋅e
[Q]=C (coulomb) e= 1,602 ⋅ 10 –19C
+ -
++ - -
Ström
Q I = t [I]= [Q]
[t] = C
s = A (ampere)
Coulombs lag
G = 7·10-11Nm/kg2 k = 9·109Nm/C2
ε = permittivitet ε0= vakuum εr= relativ
2 2 1
r m G m F =
2 2 1
r Q k Q F =
2 2 1
4 0
1 r
Q F Q
εr
= πε
Uppgifter
2-5 2-6 2-7
2-10 2-11
2-13 2-14
2-18 2-19
http://www.pbs.org/wgbh/nova/elegant/program.html 2 upp
CERN
Anmälan till Cern-Kurs
Elektriskt fält
Varje laddning omges av ett elektriskt fält.
+ -2
Linjernas täthet beskriver fältets styrka.
Elektriskt fält
Fältlinjerna går från positiv mot negativ laddning.
+ -
Applet
http://www.cbu.edu/~jvarrian/applets/efield1/elefi_z.htm http://kingfish.coastal.edu/physics/physlets/EField/EField_lines.html http://www.cco.caltech.edu/~phys1/java/phys1/MovingCharge/MovingCharge.html
Elektrisk fältstyrka
m.h.a en positiv testladdning kan vi undersöka det
elektriska fältet
+
+
Laddningen påverkas av en kraft
F
Elektrisk fältstyrka
Fältstyrkan är:
Q E=F
[E]=[F]/[Q]= N/C
E
Fältstyrkan har samma riktning som tangenten till fältlinjen
2 2 1
r Q kQ F=
Elektrisk fältstyrka
Fältstyrkan är en vektorstorhet positiv laddning
kraften och fältstyrkan samma riktning negativ laddning
kraften och fältstyrkan olika riktning
Q E=F
+
-
FE
F E
Uppgifter
2-27 2-29 2-24 2-32 2-35 2-37
Labkurs
Potential
Jordens potential är 0
Ger arbetet W = Fs= qEs
Partikelns potentiella energi Ep= qEs
V = Es
+
+
F
Homogent elektriskt fält + + + + + + + +
- - - -
+
+ --
+
F Q E=F
Potential
Ep= qEs V = Es
[V] = J/C = volt Ekvipotentialyta
+
+
F
+ + + + + + + +
- - - -
+
F
Ep
= q
Laddad partikel i elektriskt fält
Millikans försök
m.h.a oljedroppar i ett elektriskt fält bestämdes elementarladdningen
http://www.phy.ntnu.edu.tw/ntnujava/index.php?topic=357.0
Laddad partikel i elektriskt fält
En laddad partikel i ett elfält påverkas av en kraft F=qE
Vilket resulterar i en acceleration F=ma
+V
-V
-
-V
+V
a=qE m
E=V s
Laddad partikel i elektriskt fält
Energin Bevaras Ep+Ek= konstant
qVi+½mvi2= qVf+½mvf2
-V
-
Ep
= q V
Epi+Eki Epf+Ekf
Ex.
E=qV = e* 1 V = 1 eV
-
http://microcosm.web.cern.ch/microcosm/LHCGame/LHCGame.html http://microcosm.web.cern.ch/microcosm/Content/Online/Online-en.html
1V
Uppgifter
2-42 2-43 2-44 2-45
2-46 2-47 2-49 2-53 2-54
2-56 2-58 2-59 2-63
Materia
Ledare
(fria elektroner) (metaller)
Isolator
(elektronerna bundna) (dipoler)
Halvledare
Faradays bur
Laddning samlas på ytan
Inget elfält inuti ledare E=0
Tätheten beror på ytan
http://www.youtube.com/watch?v=bZwlD-Z0zmE&feature=related http://www.youtube.com/watch?v=C8xt9AP41-A
http://www.youtube.com/watch?v=9nRqbQr7VGk&feature=related http://www.youtube.com/watch?v=mUWxYesR5Wo ++
+
+ +
+
+ +
+
Kondensatorn
Två ledare med isolator mellan
Mellan ledarna skapas ett elektriskt fällt
http://micro.magnet.fsu.edu/electromag/java/capacitor/
http://micro.magnet.fsu.edu/electromag/java/capacitance/index.html http://micro.magnet.fsu.edu/electromag/java/lightning/index.html
++ +
+ + +
+ ++
-- - -
- -
- --
+
- -
+
E
Kondensatorn
++ +
+ + +
+ ++
- - -
- - -
- - -
E
C=Q U
Kondensatorn har en förmåga att lagra spänning
Förmågan mäts i kapacitans
[C]= C
V [Q]
[U] = = F (farad)
http://www.ngsir.netfirms.com/englishhtm/RC_dc.htm (Beräkna arean i grafen)
Kondensatorn
Kapacitansen (C) beror på
Avståndet mellan skivorna (d)
Skivornas area (A)
Materialet mellan skivorna
(materialets permittivitet ε)
C= εrε0A d
http://micro.magnet.fsu.edu/electromag/java/capacitance/index.html
C=Q
U
Uppgifter
Sid 125 1-10 2-68
2-64 2-65 2-66
2-48 2-51 2-54
3-10 3-11 3-13 3-15 3-9
