TEORIJA

Kada protrljamo lenjir o kosu, on će privlačiti papiriće. Naduvani balon nakon što ga protljamo o kosu moćićemo da ga „zalepimo“ za zid. Tajna je u naelektrisanju. Balon i lenjir su naelektrisani.

kosa-balon

 

Pogledajte kako mačku prati balon

Pogledajte kako naelektrisani balon skreće vodu

Pogledajte igru pirinčanih pahuljica

Da bi smo lakše razumeli tajnu naelektrisanja neophodno je da znamo gde se krije naelektrisanje.

Naelektrisanje se nalazi u atomu. Nenaelektrisano telo sadrži podjednaku količinu pozitivnog i negativnog naelektrisanja, dok negativno naelektrisana tela imaju višak elektrona, a pozitivno naelektrisana tela manjak elektrona

ATOM ALUMINIJUMA

aluminijum copy

Npr. atom aluminijuma ima 13 negativno naelektrisanih elektrona i isto toliko pozitivno naelektrisanih protona. Isti broj elektrona i protona čini atom nenaelektrisanim. Ako atom otpusti jedan ili fiše elektrona postaće negativan jon. Ukoliko atom primi jedan ili više elektrona postaće negativan jon.

U našem ogledu sa lenjirom, lenjir je primio sa kose negativne elektrone i zbog viška elektrona postao je negativno naelektrisan.

U izolovanim sistemima tela važi zakon održanja naelektrisanja koji glasi: Zbir naelektrisanja u izolovanom sistemu je konstantan.

To znači da se naelektrisanja ne mogu ni stvoriti ni uništiti. Pri naelektri–savanju tela ne dolazi do stvaranja naelektrisanja, već samo do preraspodele naelektrisanja između tela ili unutar jednog tela.

Pogledajmo sledeći ogledslika 2

Staklenu šipku smo trljanjem o svilenu krpicu naelektrisali pozitivno (elektroni su sa staklene šipke prešli na svilenu krpicu). Plastičnu šipku smo negativno naelektrisali trljanjem o vudnenu krpicu (elektroni su prešli sa svilene krpice na plastičnu šipku). Staklenom šipkom smo naelektrisali jedan elektroskop, a plastićnom šipkom drugi elektroskop. Kod prvog elektroskopa metalni deo je pozitivno naelektrisan (elektroni su sa metalnog dela prešli na staklenu šipku pa je u metalnom delu manjak elektrona). Kod drugog elektrometra metalni deo je negativan (elektroni su sa plastične šipke prešli na metalni deo elektroskopa, pa u njemu ima višak elektrona). U oba slučaja listići će biti razmaknuti zato što se raznoimena naelektrisanja odbijaju. Kada spojimo ova dva elektroskopa metalom (provodnikom) oni će se razelektrisati. Odnosno elektroni sa negativnog elektroskopa će preći na pozitivan eletroskop. Elektoni će putovati kroz metalni provodnik.

Napomena: Prilikom spajanja metalnim provodnikom ova dva elektroskopa moguće je da se listići neće u potpunosti skupiti, ali će biti kod oba elektroskopa na istoj udaljenosti. To znači da elektroskopi nisu bili naelektrisani istim količinama naelektrisanja, pa su oba postali pozitivno ili negativno naelektrisani. Skupljanje listića kod oba elektroskopa znači da su elektroni prelazili sa jednog na drugi metalni deo elektroskopa. Da bi bili sigurni da su oba elektroskopa naelektrisani istim količinama naelektrisanja možemo koristit elektrometar.

elektrometar

Elektrometar ima mogućnost da odredimo kolikom količinom naelektrisanja smo naelektrisali njegov metalni deo.

Naelektrisanost nekog tela kvantitativno se opisuje fizičkom veličinom koja se naziva količina naelektrisanja (q). Njena jedinica je kulon (C).

U sledećem primeru elektometri su naelektrisani različitim količinama naelektrisanja. Ptvi je pozitivno naelektrisan 5 C a u drugi 2 C negativno naelktrisan. Nakon spajanja metalnim provodnikom oba će postati pozitivno naeletrisani 1,5 C.

slika 1 copy

 

Elementarna količina naelektrisanja jednaka je naelektrisanju jednog elektrona i iznosi

1e = –1,6 . 10–19 C, što je mnogo manje od jednog kulona.

Tela naelektrisana istoimenim naelektrisanjem odbijaju, a da se tela naelektrisana raznoimenim naelektrisanjem privlače.

istoimena i raznoimena naelektrisanjaSila kojom jedno naelektrisano telo deluje na drugo naelektrisano telo zavisi od količine naelektrisanja na telima, međusobnog položaja tela, oblika tela i sredine u kojoj se ona nalaze.

Interakcija dva tačkasta naelektrisanja može se izračunati korišćenjem Kulonovog zakona.

kulonova sila

Dva raznoimena tačkasta naelektrisanja interaguju silama suprotnog smera koje su jednake po intenzitetu i pravcu (u skladu sa zakonom akcije i reakcije). Te sile leže na pravoj koja povezuje ta dva tela. Intenzitet ove sile je:

kulonova sila obrazacgde je k konstanta koja zavisi od sredine u kojoj se tela nalaze. Za vakuum ona iznosi k = 8,9 . 109 Nm2/C2 i približno istu vrednost ima i za vazduh. Za sve ostale sredine je manja.

 Da bismo ustanovili da li u nekoj tački prostora postoji električno polje, potrebno je da u tu tačku dovedemo neko malo, tzv. probno naelektrisanje i ustanovimo da li na njega deluje sila. Uobičajeno je da probno naelektrisanje bude pozitivno.

Vektorska veličina koja karakteriše električno polje u nekoj tački prostora jeste jačina električnog polja . Pravac i smer vektora jačine električnog polja u nekoj tački se poklapa sa pravcem i smerom sile koja deluje na probno naelektrisanje. Intenzitet električnog polja brojno je jednak količniku sile koja deluje na probno naelektrisanje i količine naelektrisanja probnog tela:

Jedinica za jačinu električnog polja je [N/C] (njutn po kulonu).

Fizičko polje grafički se prikazuje pomoću linija sila (ili linija polja). Na slikama je prikazano nehomogeno električno polje.

linije polja

Vektor jačine električnog polja leži na tangenti linije sile električnog polja, a linije sila prate smer vektora jačine električnog polja.

Polje koje u svakoj tački prostora ima isti vektor jačine električnog polja (pravac, smer i intenzitet) naziva se homogeno polje.

kondenzatorSkalarna veličina koja karakteriše električno polje u nekoj tački i naziva se električni potencijal.

Električni potencijal u nekoj tački električnog polja brojno je jednak količniku električne potencijalne energije naelektrisanog tela koje se nalazi u toj tački i njegovog naelektrisanja:

obrazac elektricno poljeKada se neko naelektrisano telo kreće kroz električno polje, u svakoj tački putanje postoji sila kojom električno polje deluje na to telo. U sedmom razredu naučili smo da sila koja na telo deluje na nekom putu vrši rad.

Rad koji se izvrši pri kretanju tačkastog naelektrisanja q od tačke 1 do tačke 2 jednak je razlici energija koje je tačkasto naelektrisanje q imalo u tački 1 i u tački 2:

A = W1 – W2

Dakle, rad električnog polja pri kretanju tela sa naelektrisanjem q iz tačke 1 u tačku 2 brojno je jednak:

A = W1 – W2 = q · (φ1φ2)

Razlika potencijala φ1 – φ2 između dve tačke električnog polja predstavlja novu fizičku veličinu – električni napon. Jedinica za električni potencijal i za električni napon u SI sistemu jedinica jeste volt [V].

U = φ1φ2

A = q · U

Dakle, rad koji se izvrši prilikom premeštanja naelektrisanja q iz jedne u drugu tačku električnog polja jednak je proizvodu naelektrisanja tela koje se premešta i napona između tih tačaka. Istaći da rad ne zavisi od putanje kojom se naelektrisano telo kreće.

 

Ostavite komentar

Ostavite odgovor

Popunite detalje ispod ili pritisnite na ikonicu da biste se prijavili:

WordPress.com logo

Komentarišet koristeći svoj WordPress.com nalog. Odjavite se / Promeni )

Slika na Tviteru

Komentarišet koristeći svoj Twitter nalog. Odjavite se / Promeni )

Fejsbukova fotografija

Komentarišet koristeći svoj Facebook nalog. Odjavite se / Promeni )

Google+ photo

Komentarišet koristeći svoj Google+ nalog. Odjavite se / Promeni )

Povezivanje sa %s