1 Elektryczność i MagnetyzmWykład: Jan Gaj Pokazy: Tomasz Kazimierczuk/Karol Nogajewski, Tomasz Jakubczyk Wykład trzeci 23 lutego 2010

2 Z poprzedniego wykładuPole elektryczne, jego natężenie [N/C] Badania: ustawianie nanodrutów w polu elektrycznym Rozkład multipolowy (siła i moment siły działające na rozkład ładunku w polu elektrycznym). Elektroskop jako miernik napięcia

3 Potencjał elektrostatycznyNapięcie = różnica potencjałów Jednostki: , U [V = J/C];  [N/C = V/m] Rzędy wielkości: U: 105 V; : 105 V/m

4 Wyrównanie potencjału i ładunku1 = 2 Q1, Q2 = ?

5 Woltomierz WN Woltomierz elektroniczny WN Elektrometr kwadrantowy500 G

6 Elektrometr kwadrantowy Elektrometr kwadrantowy - + - + + -

7 Pole elektryczne i przewodnikPole elektrostatyczne nie wnika do przewodnika, bo powodowałoby ruch ładunków (na pewno?). Powierzchnia przewodnika jest powierzchnią ekwipotencjalną. Natężenie pola elektrostatycznego przy powierzchni przewodnika jest do niej prostopadłe (gradient jest prostopadły do poziomicy).

8 Szereg tryboelektrycznyEnergia elektronów w różnych substancjach jest różna. Różnice te są rzędu elektronowolta (1.610-19 J). Przy kontakcie różnych ciał może zajść przejście elektronów – ciała ładują się z przeciwnymi znakami. Można uszeregować różne substancje według względnego znaku ładunku, jakiego nabywają w kontakcie ze sobą.

9 Szereg tryboelektryczny+ -

10 Doświadczenie z bańkami mydlanymi)

11 R.A. Millikan, Nobel 1923

12 Doświadczenie MillikanaPreparat promieniotwórczy oświetlacz

13 Doświadczenie Millikana: procedura1. Spadek kropli oleju z oporem powietrza, pomiar prędkości v↓ 2. Ruch w górę w polu elektrycznym, pomiar prędkości v↑ 3. Obliczenia

14 Doświadczenie Millikana: rachunekLepkość powietrza  = 1.810-5 N s/m2 Rozwiązując powyższe równania na W, r i q otrzymujemy Rzędy wielkości: r = 1m, v = 0.1 mm/s, U = 5 kV, d = 1 cm Wynik (w dzisaj używanych jednostkach):

15 Praca nad eksperymentemCo Millikan uważał za ważne?

16 Wyładowanie elektrycznekV d

17 Świeca i wyładowanie

18 Wyładowanie elektryczneUw = f(d) wskazuje na zależność od natężenia pola elektrycznego W suchym powietrzu w przybliżeniu  = 4 kV/mm Interpretacja: Rozpędzanie elektronów na długości drogi swobodnej  do energii jonizacji Ej : e  = Ej Przyjmując Ej = 14 eV, otrzymujemy  = (Ej /e)/  = 14 V/4 kV/mm = 3.5 m

19 Jaka długa iskra?

20 Sonda płomieniowa Pomiar rozkładu potencjału elektrostatycznegoNatężenie pola prostopadłe do powierzchni ekwipotencjalnych

21 Potencjał wokół naładowanej kuli1000 700 500 400 300 200