SVEUILITE JOSIPA JURJA STROSSMAYERA U OSIJEKU ELEKTROTEHNIKI FAKULTETSveuilini studij Raunarstvo

29.10.2011

Grupa C3

1

GAUSSOV ZAKON, POLARIZACIJA I INFLUENCIJA U ELEKTROSTATSKOM POLJU, DIELEKTRINOST MATERIJALA GRUPA C3Seminar iz kolegija: Osnove elektrotehnike 129.10.2011 Grupa C3 2

1. GAUSSOV ZAKON ELEKTRINI TOK- Sve silnice koje izlaze iz nekog naboja Q ine u prostoru oko naboja elektrini tok

Sika 1.2. elektrini tok izmeu ploastih elektroda

29.10.2011

Grupa C3

3

Elektrini tok nema istu gustodu na svakom dijelu plohe S. Veliina elektrinog toka po jedinici povrine naziva se gustoda elektrinog toka (ili dielektrini pomak) Oznaava se s D, a mjeri se u *Am/s+ ili *C/m+

29.10.2011

Grupa C3

4

Gustoda elektrinog toka, svojstvena je pojedinoj toki polja i povezana s jakodu polja na nain da je gustoda toka D u nekoj toki prostora razmjerna jakosti polja E. Vrijedi: D = E

29.10.2011

Grupa C3

5

Gaussov zakon izrazit de mo sljededom formulom:

Gdje je elektrini tok kroz zatvorenu povrinu S, a Q ukupni naboj na povrini S29.10.2011 Grupa C3 6

Elektrini tok je definiran kao integral povrine elektrinog polja:

Ili zapisano u diferencijalnom obliku:

29.10.2011

Grupa C3

7

Ispravnost Gaussova zakona moemo dokazati na kuglinoj plohi oko naboja Q:

29.10.2011

Grupa C3

8

Pokusi i primjena Gaussovog zakona Pokus 1.: : Prikaz plohe za primjenu Gaussova zakona radiodreivanja polja linijske raspodjele naboja

29.10.2011

Grupa C3

9

Zakljuak: Smjer polja je,dakako radijalan i usmjeren od pravca ako je lambda pozitivna,a prema pravcu ako je lambda negativna

29.10.2011

Grupa C3

10

Pokus 3:Primjena Gaussova zakona na ravninsku raspodjelu naboja

29.10.2011

Grupa C3

11

Zakljuak:Elektrino polje je uvijek okomito na beskonanu ravninsku raspodjelu naboja

29.10.2011

Grupa C3

12

2. POLARIZACIJA I INFLUENCIJA U ELEKTROSTATSKOM POLJU Elektrina influencija je pojava da se naboj u tijelu razdvaja pod utjecajem vanjskog elektrinog polja Elektrina polarizacija je pojava usmjeravanja polarnih molekula pod djelovanjem vanjskog elektrinog polja

29.10.2011

Grupa C3

13

Polarizabilnost nekog materijala je suma ovih vrijednosti: elektrina (e), jonska (j) i orijentacijska(o) polarizacija.1. Elektrina polarizacija: pojava da se elektronski omotapomie zbog djelovanja nekakvog vanjskog elektrinog polja. Elektrina polarizacija nastupa za T=10-15s do 10-14s nakon to dovedemo polje.

29.10.2011

Grupa C3

14

2. Jonska polarizacija: dogaa se kod dielektrika koji imajukristalne reetke sastavljene od iona. Nastaje kao posljedica promjene poloaja tih iona zbog djelovanja elektrinog polja. Ova polarizacija je elastinog tipa i dogaa se u vremenu od T=10-13s

29.10.2011

Grupa C3

15

3. Orijentacijska polarizacija: pojavljuje se kod polarnihdielektrika. Ako dielektrik ima stalne elektrine dipole i unesemo ga u elektrino polje, dodi de do djelominog ureivanja dipolne orijentacije. Kako bi se ova polarizacija uspostavila, treba T=10-9s. Zbog toga se ova vrsta polarizacije naziva spora ili relaksacijska polarizacija.

29.10.2011

Grupa C3

16

Elektrina influencija je pojava koja se dogaa u tijelima ako im pribliimo naelektrizirano tijelo. Ono to se dogaa je razdvajanje naboja zbog nekog drugog nabijenog tijela. Elektrina sila djeluje na slobodne elektrone u nekom neutralnom tijelu i razdvaja naboj (moemo ju pokazati i trljanjem krzna o staklo). Elektrinu influenciju moemo pokazati i pomodu elektroskopa29.10.2011 Grupa C3 17

Elektriziranje tijela Sva tijel a su u normalnom stanju neutrala:

Vano je za napomenuti da naboji ne nestaju, oni se samo ponitavaju! Ovime dokazujemo da naboj ne nastaje iz niega, ved samo prelazi s jednog tijela na drugo zbog trenja.29.10.2011 Grupa C3 18

Kako el. influencija djeluje na dielektrike? Kod dielektrika su svi elektroni vrsto vezani i kod njih dolazi do polarizacije, to jest, dipolne molekule se rotiraju u smjeru polja. Zbog ovoga jedna strana dielektrika postaje pozitivno, a druga negativno nabijena

29.10.2011

Grupa C3

19

Pokusi i primjena Pokus 1.: elektrine influencije pomodu dva elektroskopa Zakljuak: Ovime smo dokazali da influencija potie razdvajanje naboja u metalima.

29.10.2011

Grupa C3

20

Pokus 2.: Stavite praznu limenku na glatku povrinu stola. Natrljajtevunenom krpom ravnalo i pribliite limenci kao to je prikazano na slici. Limenka de se kretati prema rubu stola.

29.10.2011

Grupa C3

21

3. DIELEKTRINOST MATERIJALA Dielektrik (gr.dia (kroz) + elektrik); materijal kroz koji prolazi elektrino polje, ali samo ne vodi elektrini naboj (elektrina struja )ponaanje dielektrika u elektrinom polju (slika)

29.10.2011

Grupa C3

22

Dielektrina konstanta: mjera sposobnosti tvari da smanji elektrostatske sile izmeu dva nabijena tijela to je konstanta manje vrijednosti, to vie smanjuje sile. Ova konstanta se takoer naziva i permitivnost. Oznaava se sa epsilon ().

29.10.2011

Grupa C3

23

Dielektrine konstante za razne materijale pri temperaturi od 20 C

Vakuum Zrak Staklo Benzen Octena kiselina Amonijak Etanol Glicerol Voda

1 1.00058 3 2.3 6.2 15.5 25 56 81

29.10.2011

Grupa C3

24

Elektrino njihalo Sprava za provjeru postojanja elektrinog naboja

29.10.2011

Grupa C3

25