Zamknięcie działu 7
📌 Najważniejsze w pigułce (cały dział)
- Ładunek ma dwa znaki; elektryzowanie = rozdzielanie ładunków (zasada zachowania ładunku).
- Prawo Coulomba $F = k\frac{|q_1q_2|}{r^2}$ — jak grawitacja ($\sim 1/r^2$), ale bywa odpychające i jest dużo silniejsze.
- Pole elektryczne obrazujemy liniami pola (z + do −, nie przecinają się); pole jednorodne między płytkami.
- Kondensator magazynuje energię w polu elektrycznym i oddaje ją w impulsie.
- [R] Natężenie $\vec E = \vec F/q$ ($E = kQ/r^2$), superpozycja, pole centralne vs jednorodne; przewodnik: ładunek na powierzchni, pole wewnątrz = 0 (klatka Faradaya), duże pole przy ostrzach; napięcie $U = W/q$, $U = Ed$, praca $W = qU$ (w polu centralnym $W = kQq(1/r_1 - 1/r_2)$); pojemność $C = q/U$, dielektryki.
📐 Słowniczek definicji działu 7
| Termin | Definicja (skrótowo) |
|---|---|
| Zasada zachowania ładunku | całkowity ładunek układu izolowanego jest stały |
| Prawo Coulomba | $F = k\frac{ |
| Pole elektryczne | obszar działania siły na ładunki; linie pola |
| Pole jednorodne | stały kierunek i wartość pola (między płytkami) |
| Kondensator | dwie różnoimienne okładki z napięciem między nimi; magazyn energii w polu |
| [R] Natężenie pola | $\vec E = \vec F/q$; $E = kQ/r^2$; superpozycja |
| [R] Klatka Faradaya | przewodnik ekranujący wnętrze (pole wewnątrz = 0) |
| [R] Napięcie / potencjał | $U = W/q$ (V); w polu jednorodnym $U = Ed$ |
| [R] Pojemność | $C = q/U$ (farad); dielektryk ją zwiększa |
🎒 Sprawdzian działowy
Z1. Dwie kulki +5e i +1e (identyczne) stykają się i rozsuwają. Ładunek każdej?
Pokaż rozwiązanie
Suma $+6e$, po równo → po $+3e$ (zasada zachowania ładunku).
Z2. Jak zmieni się siła Coulomba, gdy odległość ładunków zmniejszymy trzykrotnie?
Pokaż rozwiązanie
Wzrośnie $3^2 = 9$ razy.
Z3. Oblicz siłę między ładunkami $4\ \mu\text{C}$ i $1\ \mu\text{C}$ odległymi o $0{,}3\ \text{m}$.
Pokaż rozwiązanie
$F = 9\cdot10^9\cdot\dfrac{4\cdot10^{-6}\cdot1\cdot10^{-6}}{0{,}3^2} = 9\cdot10^9\cdot\dfrac{4\cdot10^{-12}}{0{,}09} = 0{,}4\ \text{N}$.
Z4. [R] W polu jednorodnym między okładkami odległymi o $5\ \text{cm}$ panuje napięcie $200\ \text{V}$. Natężenie pola?
Pokaż rozwiązanie
$E = U/d = 200/0{,}05 = 4000\ \tfrac{\text{V}}{\text{m}}$.
Z5. [R] Wyjaśnij działanie klatki Faradaya i podaj przykład jej zastosowania.
Pokaż rozwiązanie
W przewodniku ładunki ustawiają się tak, że pole wewnątrz = 0 — wnętrze jest ekranowane od zewnętrznego pola. Zastosowania: ochrona w samochodzie podczas burzy, ekranowanie czułej elektroniki, kuchenka mikrofalowa (siatka w drzwiczkach).
🔍 Sprawdź, czy umiesz (cele działu)
- [ ] Stosować zasadę zachowania ładunku i prawo Coulomba.
- [ ] Opisywać pole elektryczne liniami pola i pole jednorodne.
- [ ] Opisać kondensator jako magazyn energii.
- [ ] [R] Posługiwać się natężeniem pola (także dla układu ładunków), napięciem i pracą w polu jednorodnym oraz centralnym, klatką Faradaya, efektem ostrza, pojemnością i dielektrykami.