Elektrický náboj je základnou fyzikálnou vlastnosťou hmoty a môže byť buď kladný alebo záporný. Hmota odpudzuje inú hmotu rovnakého náboja a priťahuje inú hmotu, ktorá má opačný náboj, čiže sa jedná o rozdiel týchto dvoch potenciálov.
Jednotky elektrického náboja
Jednotkou používanou na elektrický náboj je Coulomb [C]. Medzi ďalšie odvodené a používané jednotky elektrického náboja patria:
- milicoulomb mC
- mikrocoulomb μC
- ampérhodina Ah
- miliampérhodina mAh
Kvantovanie elektrického náboja
Elektrický náboj je kvantovaný, čo znamená, že náboj môže mať iba diskrétne hodnoty. Elementárny náboj je označený ako e a približne sa rovná 1.602·10-19 C. Elektrón má náboj -e a je to záporne nabitá častica.
Intuitívnym spôsobom, ako pochopiť kvantovanú povahu náboja, je predstaviť si elektricky neutrálny objekt ako škatuľu obsahujúcu rovnaký počet protónov (kladné náboje) a elektrónov (záporný náboj). Protóny sú fixné a nemožno ich vybrať alebo pridať do škatule. Jediným spôsobom, ako dosiahnuť, aby bol objekt negatívne nabitý, je nejako pridať do elektróny viac elektrónov. Pretože elektróny sú nedeliteľné častice, je možné pridať iba celé číslo elektrónov - človek nemôže do poľa pridať pol elektrónu. Výsledkom je, že celkový náboj objektu je N-násobok náboja jedného elektrónu, ktorý sa rovná -e · N, kde N je celé číslo.
Triboelektrický jav
Jedným zo spôsobov, ako sa môže objekt elektricky nabiť, je trenie predmetu s iným nepodobným predmetom. Tento efekt je známy už od staroveku. Napríklad trenie sklenenej tyčinky s kúskom vlny bude mať za následok kladné nabitie sklenenej tyčinky, zatiaľ čo kúsok vlny skončí nabitý so záporným nábojom. Toto je známe ako triboelektrický jav, ktorý využíva trenie na prenos voľných elektrónov zo sklenenej tyčinky na kus vlny.
Prečítajte si tiež: Elektrický náboj kladný – definícia
Pretože elektróny nie sú v procese vytvárané alebo ničené, počet elektrónov opúšťajúcich sklenenú tyčinku sa rovná počtu elektrónov, ktoré prichádzajú na kúsok vlny. Vo výsledku sa náboj sklenenej tyčinky rovná hodnote náboja kúska vlny, ale má opačné znamienko.
Kondenzátory a akumulácia náboja
Kondenzátory sú zariadenia, ktoré sú určené na akumuláciu elektrickej energie akumuláciou elektrického náboja na jeho elektródach. V obvode náboj opúšťa jednu elektródu kondenzátora a prichádza k druhej elektróde. Preto sa veľkosť náboja na jednej elektróde rovná hodnote náboja na druhej elektróde, ale má opačné znamienko.
Aby ste pochopili proces nabíjania, považujte za východiskový bod úplne vybitý kondenzátor. Na nabitie kondenzátora je k jeho svorkám pripojený zdroj energie. V okamihu, keď je na kondenzátor aplikovaná energia, zdroj energie, napríklad batéria, začne nútiť elektróny, aby sa pohybovali z jednej elektródy kondenzátora na druhú. Keď sa elektróny začnú hromadiť na jednej elektróde, zvyšuje sa napätie na kondenzátore. Elektróny sa hromadia na elektróde kondenzátora, ktorý je pripojený k zápornému pólu batérie, kým sa napätie na kondenzátore nerovná napätiu na batérii. Tento proces nie je lineárny - napätie na kondenzátore sa zvyšuje exponenciálnym spôsobom.
kde VC(t) je napätie vo voltoch na kondenzátore ako funkcia času, VBAT je napätie batérie vo voltoch, R je sériový odpor v obvode a C je kapacita.
Elektrické pole
Elektrické pole je fyzikálne pole, ktoré vzniká v okolí elektrických nábojov. Je to prostredie, prostredníctvom ktorého na seba elektrické náboje navzájom pôsobia silami, aj keď sa navzájom priamo nedotýkajú. Elektrické pole patrí medzi základné pojmy elektrostatiky a má veľký význam v technike aj v každodennom živote.
Prečítajte si tiež: Naša recenzia Karell CB-50
Elektrické pole vzniká vždy, keď sa v priestore nachádza elektrický náboj. Každý nabitý predmet vytvára okolo seba elektrické pole, ktoré pôsobí na iné elektrické náboje v jeho blízkosti. Ak do elektrického poľa vložíme ďalší náboj, začne naň pôsobiť elektrická sila.
Dôležité je, že elektrické pole existuje aj vtedy, keď sa v ňom žiadny iný náboj nenachádza.
Elektrická sila v elektrickom poli
Elektrická sila je sila, ktorou elektrické pole pôsobí na elektrický náboj. Platí, že rovnaké náboje sa odpudzujú a opačné náboje sa priťahujú. Veľkosť elektrickej sily závisí od veľkosti nábojov a od vzdialenosti medzi nimi.
Intenzita elektrického poľa
Na opis elektrického poľa používame veličinu intenzita elektrického poľa, ktorá sa označuje písmenom E. Intenzita elektrického poľa vyjadruje, akou silou pôsobí elektrické pole na jednotkový kladný náboj. Vzťah medzi silou a intenzitou je: E = F / q, kde E je intenzita elektrického poľa, F je elektrická sila, q je veľkosť náboja. Jednotkou intenzity elektrického poľa je newton na coulomb (N/C) alebo volt na meter (V/m).
Smer elektrického poľa
Smer elektrického poľa je definovaný ako smer, ktorým by sa pohyboval kladný skúšobný náboj vložený do poľa. Z toho vyplýva, že elektrické pole smeruje od kladného náboja a elektrické pole smeruje k zápornému náboju.
Prečítajte si tiež: Sprievodca výberom elektrických zásobníkov
Siločiare elektrického poľa
Elektrické pole znázorňujeme pomocou siločiar. Vlastnosti siločiar:
- vychádzajú z kladných nábojov a končia na záporných,
- nikdy sa navzájom nepretínajú,
- čím sú siločiare hustejšie, tým je elektrické pole silnejšie.
Siločiary pomáhajú lepšie pochopiť rozloženie a pôsobenie elektrického poľa v priestore.
Homogénne a nehomogénne elektrické pole
Homogénne elektrické pole: intenzita elektrického poľa je vo všetkých miestach rovnaká, siločiare sú rovnobežné a rovnako vzdialené, vzniká napríklad medzi dvoma rovnobežnými nabitými doskami.
Nehomogénne elektrické pole: intenzita elektrického poľa sa v priestore mení, siločiare nie sú rovnobežné, vzniká napríklad v okolí bodového náboja.
Elektrické pole v praxi
Elektrické pole má široké využitie:
- v elektrických a elektronických zariadeniach,
- pri činnosti kondenzátorov,
- v kopírkach a laserových tlačiarňach,
- pri ochrane pred bleskom pomocou bleskozvodov,
- v lekárskej technike a výskume.
Elektrické pole zohráva kľúčovú úlohu pri prenose energie aj informácií.
tags: #kladny #elektricky #naboj