16) Elektrostatická a magnetická pole – přehled veličin a zákonů: Coulombův zákon, intenzita, potenciál a napětí v radiálním a homogenním elektrostatickém poli; elektrostatická indukce, polarizace dielektrika, vzájemné působení vodičů s proudem, magnetické pole přímého vodiče, kruhového vodiče a cívky, magnetické vlastnosti látek, pohyb částice s nábojem v elektrickém a magnetickém poli.

Náboj jednoho coulombu projde průřezem vodiče při proudu jednoho ampéru za jednu sekundu.
Elementární náboj
Celkový náboj se v izolované soustavě těles se nemění – platí zákon zachování elektrického náboje.

Coulombův zákon velikost sil, kterými na sebe působí dva bodové náboje je roven :

Konstanta k závisí na prostředí, pro vakuum:
je permitivita vakua.

obecně platí: kde je relativní permitivita. Pro vakuum

Elektrické pole – intenzita
je to podíl síly, která působí na bodový náboj a jeho velikosti:
Velikost intenzity ve vzdálenosti r od osamoceného bod. náboje Q:
Elektrické napětí

Elektrické napětí definujeme jako rozdíl elektrických potenciálů mezi dvěma body:
Elektrický potenciál
Elektrický potenciál v bodě A definujeme jako podíl práce W, kterou vykonají síly el. pole při přemisťování kladného bodového náboje Q0 z bodu A do místa nulové intenzity a tohoto náboje: (V)

Homogenní elektrické pole – mezi dvěma rovnoběžnými deskami s náboji +Q a –Q
Je-li napětí U, vzdálenost desek d, je ve vzdálenosti x≤d potenciál:
Radiální elektrické pole
potenciál je ve velké vzdálenosti od bodového náboje roven 0, jinak:

Elektrostatická indukce –umístíme-li do elektrického pole kovový vodič, vznikne dočasně el. pole i v něm. Na straně, kde siločáry vstupují do vodiče se nabije záporně a na opačné kladně. Děj pokračuje dokud není intenzita uvnitř vodiče nulová. (náboje indukované ve vodiči lze rozdělením vodiče oddělit)

Polarizace dielektrika (izolantu). V elektrickém poli se jádra atomů, která mají kladný náboj posouvají ve směru siločar a záporné elektronové obaly se deformují v opačném směru. Z atomů a molekul se stávají elektrické dipóly. Tento jev se nazývá atomová polarizace dielektrika. Tím vzniká na místech vstupu (respekt. výstupu) tenká vrstva záporných (respekt. kladných) nábojů.

vzájemné působení vodičů s proudem
velikost magnetické síly mezi vodiči: kde je permeabilita prostředí
(pro vakuum: )
Definice ampéru: Ampér je stálý proud, který při průchodu dvěma přímými rovnoběžnými, nekonečně dlouhými vodiči zanedbatelného průřezu, umístěnými ve vakuu ve vzdálenosti 1m od sebe vyvolá mezi vodiči sílu o velikosti 2.10-7N na 1m délky vodiče.

magnetické pole přímého vodiče
Kolem vodiče s proudem je magnetické pole. Indukční čáry mají tvar soustředných kružnic v rovině kolmé k vodiči.
K určení orientace použijeme Ampérovo pravidlo pravé ruky: Palec pravé ruky ukazuje dohodnutý směr proudu ve vodiči, prsty pak orientaci indukčních čar.

Magnetické pole kruhového vodiče a cívky (selenoidu)
Uvnitř selenoidu procházejí indukční čáry (homogenní magnetické pole), jejich směr určíme Ampérovým pravidlem pravé ruky: prsty položíme na cívky, tak aby ukazovaly dohodnutý směr proudu v závitech cívky, a palec ukazuje orientaci magnetických indukčních čar. Vel. mag. indukce cívky ve vakuu:
magnetické vlastnosti látek

Diamagnetické látky – magnetická pole jednotlivých částic se ruší – neovlivní vnější mag. pole
Paramagnetické látky – každý atom je malým magnetem – látka málo zesílí v magnetickém poli
Feromagnetické látky – látka z para atomů, ve shlucích (doménách) více zesilují.

Magneticky tvrdé látky – mají schopnost po odstranění magnetického pole zůstat trvalými magnety.
Magneticky měkké látky – po odstranění magnetického pole nezůstávají zmagnetizované

pohyb částice s nábojem v elektrickém a magnetickém poli
vodič délky l, v němž je N volných elektronů (Q=-eN), Elektrony se ve vodiči pohybují rychlostí v. Za čas t, projde náboj Q, kterému odpovídá proud :
pro velikost magnetické síly působící na elektron: (B – indukce)
vodič:
částice:

Maturita.cz - referát (verze pro snadný tisk)
http://www.maturita.cz/referaty/referat.asp?id=2904