Elektronická učebnice

Elektrické pole

Z názvu elektrostatika je jasné, že se jedná o zkoumání elektricky nabitých částic v klidu, tedy pokud se nepohybují. Nevyskytuje se v nich elektrický proud. Jako každé pole je to z fyzikálního hlediska forma hmoty.

Částice mohou být elektricky nabity kladně – říkáme, že jsou nosiči kladného elektrického náboje nebo mohou být nabity záporně, tedy jsou nosiči záporného elektrického náboje.

Elektricky nabité částice se projevují silovými účinky, kterými na sebe vzájemně působí. Pokud jsou částice nabity souhlasnými náboji – odpuzují se a pokud jsou nabity opačnými náboji – přitahují se.

Obr. 1: Souhlasně a nesouhlasně nabité částice

Elektrické pole – vytvoří se kolem každé částice, která je elektricky nabitá (kladně nebo záporně). Může vzniknout v každém prostředí, tedy i ve vakuu. Přítomnost elektrického pole mimo měření nemůžeme pozorovat žádnými smysly.

Elektrické pole můžeme rozdělit na:

Radiální elektrické pole– je vytvořeno kolem osamoceného elektrického náboje a šíří se paprskovitě všemi směry od náboje pokud je kladný nebo do náboje, pokud je záporný. Intenzita elektrického pole se snižuje se vzdáleností od náboje.
Homogenní elektrické pole – je vytvořeno mezi kladně a záporně nabitými deskami. Intenzita takového elektrického pole je v každém místě mezi deskami stejná.

Obr. 2: Radiální a homogenní elektrické pole

Znázornění elektrického pole:

Elektrické pole se znázorňuje tzv. vektorově - siločarami, což jsou myšlené čáry (šipky), které určují směr působení elektrického pole. Intenzita elektrického pole se vyjadřuje hustotou siločar. Čím hustější jsou siločáry, tím je větší intenzita elektrického pole. Podle dohody vždy vycházejí siločáry z kladně nabité částice a vstupují do záporně nabité částice a to vždy kolmo na těleso. Dále platí, že se siločáry nikdy neprotínají a v homogenním poli jsou vždy rovnoběžné.

Intenzita v homogenním elektrickém poli se vyjadřuje jako poměr síly F a velikostí elektrického náboje Q . Tedy:

E = F/Q.

Coulombův zákon.

Tento zákon vyjadřuje silové působení mezi elektrickými náboji. Matematicky lze vyjádřit takto:

$F = k . \frac{Q_{1}.Q_{2}}{r^{2}}$

Slovní vyjádření: síla F, kterou na sebe působí dva elektrické náboje, je přímo úměrná součinem velikostí obou nábojů Q₁a Q₂a nepřímo úměrná čtverci vzdálenosti mezi nimi r.

Kde k je vyjádření vlivu prostředí, ve kterém náboje na sebe působí. Pro výpočet působení nábojů ve vzduchu se používá hodnota pro vakuum 9.10⁹m/F. Ostatní hodnoty se liší podle druhu prostředí, které může intenzitu elektrického pole zeslabovat. Tyto hodnoty můžeme najít v matematických a fyzikálních tabulkách nebo vypočítat podle permitivity prostředí ε.

Opět pro vakuum (vzduch) je to hodnota 8,85. 10^-12F/m.