Fizyka 2 Klasa Liceum Sprawdzian Elektrostatyka
Zaczynamy naszą powtórkę z elektrostatyki! Najważniejszy punkt na początek to definicja. Elektrostatyka to dział fizyki zajmujący się badaniem zjawisk związanych z nieruchomymi ładunkami elektrycznymi.
Ładunek elektryczny
Podstawową wielkością w elektrostatyce jest ładunek elektryczny. Oznaczamy go literą q i jego jednostką w układzie SI jest kulomb (C). Pamiętaj, że istnieją dwa rodzaje ładunków: dodatni i ujemny. Ciała naładowane jednoimiennie (np. dwa ładunki dodatnie) się odpychają, a ciała naładowane różnoimiennie (ładunek dodatni i ujemny) się przyciągają. To podstawowa zasada działania elektrostatyki!
Prawo Coulomba opisuje siłę, z jaką oddziałują na siebie dwa punktowe ładunki elektryczne. Mówi ono, że siła ta jest wprost proporcjonalna do iloczynu wartości tych ładunków i odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości między nimi. Matematycznie zapisujemy to tak: F = k * (|q1 * q2| / r^2), gdzie F to siła, q1 i q2 to wartości ładunków, r to odległość, a k to stała elektrostatyczna.
Pole elektryczne
Pole elektryczne to przestrzeń, w której na umieszczony ładunek elektryczny działa siła elektrostatyczna. Pole elektryczne jest wytwarzane przez ładunki elektryczne. Możemy je zobrazować za pomocą linii pola elektrycznego, które pokazują kierunek i natężenie pola. Linie te wychodzą od ładunków dodatnich i wchodzą do ładunków ujemnych.
Natężenie pola elektrycznego (E) to siła działająca na jednostkowy ładunek próbny umieszczony w danym punkcie pola. Obliczamy je jako E = F/q, gdzie F to siła, a q to ładunek próbny. Jednostką natężenia pola elektrycznego jest niuton na kulomb (N/C).
Potencjał elektryczny
Potencjał elektryczny (V) to energia potencjalna przypadająca na jednostkowy ładunek. Mówiąc prościej, to miara tego, ile energii potrzeba, aby przenieść jednostkowy ładunek z nieskończoności do danego punktu w polu elektrycznym. Potencjał elektryczny jest wielkością skalarną, a jego jednostką jest wolt (V).
Kondensatory
Kondensator to element elektroniczny, który służy do gromadzenia energii elektrycznej w polu elektrycznym. Składa się z dwóch przewodników (okładek) oddzielonych dielektrykiem (izolatorem). Pojemność kondensatora (C) to miara jego zdolności do gromadzenia ładunku. Obliczamy ją jako C = Q/U, gdzie Q to zgromadzony ładunek, a U to napięcie na kondensatorze. Jednostką pojemności jest farad (F).
Zastosowania elektrostatyki
Elektrostatyka ma szerokie zastosowania w życiu codziennym i w technice. Przykłady to: kserokopiarki i drukarki laserowe, które wykorzystują elektrostatyczne przyciąganie tonera do papieru; odpylacze elektrostatyczne w elektrowniach, które usuwają pyły z dymów; malowanie elektrostatyczne, które pozwala na równomierne pokrycie powierzchni farbą; a nawet piorunochrony, które chronią budynki przed wyładowaniami atmosferycznymi. Zwróć uwagę na elektryzowanie się ubrań z tworzyw sztucznych – to także elektrostatyka w akcji!
