Elektrostatické pole

1. Elektrostatické pole • prostředí, v němž se projevují silové účinky elektrických nábojů, které jsou v klidu. • elektrostatické pole vznikne např. mezi dvěma vodivými deskami, na něž připojíme elektrické napětí; na deskách se objeví elektrické náboje opačných polarit • vodivé desky nazýváme elektrodami, ty jsou odděleny izolantem – dielektrikem • elektrostatické pole může existovat jen v nevodivém prostředí • toto uspořádání – dva vodiče navzájem od sebe izolované – v praxi nazýváme kondenzátorem

2. Polarizace dielektrika • absolutně nevodivý izolant • vnějším působenímnábojů na elektrodách se původně neutrální molekuly a atomy polarizují • tvoří tzv. dipóly (atomová, molekulární polarizace)

3. Coulombův zákon • Coulomb (1785) – mezi dvěma náboji vzniká silové působení (N; F/m, C, C, m) ε - permitivita prostředí ε0- permitivita vakua εr – poměrnápermitivita

4. Otázka • V kterém prostředí na sebe působí dva náboje největší silou? • Jak velkou silou na sebe působí dva stejné náboje v jakémkoliv jiném (nevodivém) prostředí?

5. Zobrazování elektrostatických polí • pomocí elektrických indukčních čar • jsou to myšlené čáry, které začínají a končí na povrchu nábojů nebo vodivých těles • tedy uvnitř vodiče elst. pole neexistuje • pomocí čar usuzujeme na tvar, velikost a prostorové uspořádání pole • pole homogenní a nehomogenní

6. Elektrostatické stínění • „odstínění“ elstat. pole (indukční tok začíná a končí vždy na povrchu vodičů) • v dutině vodivého válce elstat. pole není

7. Veličiny elektrostatického pole • Elektrický indukční tok (vycházející z libovolné uzavřené plochy) se číselně rovná algebraickému součtu nábojů, (které jsou v prostoru omezeném touto plochou). Ψ = Q (C) • je to číselně vyjádřené množství polarizovaného náboje • el. indukční tok prochází celým dielektrikem

8. Elektrická indukce – se číselně rovná indukovanému náboji na jednotkové ploše vodiče, vloženého do elstat. pole • el. indukce je tedy hustota el. ind. toku v izolantu • je to vektorová veličina (C.m-2; C, m2)

9. Intenzita elektrického pole – vyjadřuje silové působení elektrostatického pole na elektrický náboj v určitém místě pole (N/C; N, C)

10. ekvipotenciální hladiny • vektor intenzity elektrického pole je všude kolmý k ekvipotenciálním hladinám • potenciální spád, namáhání dielektrika (V/m; V, m)

11. dielektrický výboj, průraz dielektrika • obnovení izolační schopnosti (kapalné a plynné látky (vzduch)) • destrukce (pevná dielektrika) • elektrická pevnost izolantů – charakteristická vlastnost izolantů, je to velikost intenzity el. pole, při které dojde porušení izolačních vlastností dielektrika • velikost Epzávisí na mnoha okolnostech – na teplotě, tloušťce diel., tvaru elektrod, době namáhání, vlhkosti apod. (kV/mm)

12. Vlastnosti elektrostatického pole • zákl. vlast. elstat. p. je závislost mezi E a D D = εE (C.m-2; F.m-1, V.m-1) D = ε0 εr E, ε0 = 8,854.10-12 F.m –1 • permitivita dielektrika je charakteristickou vlastností izolantů • vztah D = εE je analogický Ohmovu zákonu v proudovém polia je to základní zákon elektrostatického pole

13. Elektrostatické jevy v praxi • vznik elektrických nábojů – mechanickým třením nestejnorodých látek, při přečerpávání těkavých a hořlavých látek (výboj, požár), při práci se sypkými materiály (barvírny, tiskárny), běžící dopravní pásy, pohyb vozidel s pryžovými pneumatikami, na kovových letadlech, blesky • je třeba náboje odvést do země – uzemnění strojů, zmenšení rychlosti pásu, bezpečnostní podlahy, oděv, obuv; zvětšení vodivosti vzduchu UV zářením, zvětšením vlhkosti • využití elstat. pole – stínění, čistění vzduchu a plynů od mech. nečistot, odpopílkování kouře, čištění rud • využití u měřicích přístrojů – elektrostatické voltmetry