4.1 ELEKTRIČNO POLJE

KAZALO

   

 

 

4.1.1 POJEM IN LASTNOSTI ELEKTROSTATIČNEGA POLJA

     

Poskus 4.1.1.:
 

HITRE POVEZAVE

Silnice električnega polja

Sili med točkastima nabojema

Električno odklanjanje

 

SLIKA

Slika 4.1.1.1: Elektrina je izvor električnega polja

 

FOTOGRAFIJA

Fotografija 4.1.1.1: Elektroskop

 

FOTOGRAFIJA

Fotografija 4.1.1.2: Influenčni generator

 

VIDEO

Video 4.1.1.1: Električna sila

 

FOTOGRAFIJA

Fotografija 4.1.1.3: Električna sila

 

VIDEO

Video 4.1.1.2: Električna sila med naelektrenimi telesi

 

VIDEO

Video 4.1.1.3: Elektroskop

 

VIDEO

Video 4.1.1.4: Van de Graffov generator

 

FOTOGRAFIJA

Fotografija 4.1.1.5: Van de Graffov generator

 

VIDEO

Video 4.1.1.5: Vizualizacija elektrostatičnega polja

 

SLIKA

Slika 4.1.1.2: Sila na elektrino v električnem polju

 

SLIKA

Slika 4.1.1.3.a: Naelektrena krogla in vodnik

 

SLIKA

Slika 4.1.1.3.b: Naelektrena vzporedna vodnika

 

SLIKA

Slika 4.1.1.3.c: Naelektrena vodnik in ravna prevodna ploskev

 

SLIKA

Slika 4.1.1.3.d: Naelektreni vzporedni kovinski plošči

 

SLIKA

Slika 4.1.1.5: Oblikovanje in krmiljenje elektronskega žarka osciloskopa

 

FOTOGRAFIJA

Fotografija 4.1.1.4: Osciloskop

 

SLIKA

Slika 4.1.1.6: Elektrostatično čiščenje zraka

 
       
 

Podobne učinke lahko ugotovimo v poljubni točki okrog naelektrene kroglo, le da bo odklon pri enaki naelektrenosti kroglo in kroglice pri manjši medsebojni razdalji nekoliko večji in obratno1.

     
       
         
 
V prostoru okrog naelektrenih teles delujejo na druge elektrine električne sile.  
Prostoru, v katerem na elektrine delujejo električne sile, pravimo električno polje.  
►  

Izvor električnega polja je elektrina.

 

 
         
 

Elektrina kroglo v poskusu 4.1.1 je bila po naelektrenju nespremenljiva in mirujoča. Taka elektrina predstavlja v uvodu napovedano statično elektrino. V tem poglavju bomo obravnavali le polja statičnih elektrin. Taka polja so v poljubni točki nespremenljiva, imenujemo pa jih elektrostatična polja.

     
       
 
►   Izvor elektrostatičnega polja je statična elektrina.  

 
       
 

Poznati električno polje pomeni poznati smer in velikost električnih sil v poljubni točki električnega polja ob znani velikosti poskusne elektrine. Za smer sil je po dogovoru izbrana smer sile na pozitivno elektrino v električnem polju

     
       
       
Silnice električnega polja    
     
 

Če bi pozitivno, gibljivo, točkasto2 elektrino v praznem prostoru prepustili vplivu električnega polja, bi se gibala v smeri rezultirajoče električne sile (sl. 4.1.1.2 a) oziroma bi njeno gibanje v vsaki točki poti kazalo smer delovanja električne sile. Namišljene poti gibljivih, točkastih elektrin v električnem polju lahko prikažemo grafično.

     
       
 
►  

Črte, ki nakazujejo smer delovanja električnih sil, imenujemo silnice električnega polja (sl. 4.1.1.2 a in b).

 

Smer električnih silnic je določena s silo na pozitivno elektrino.

 

Negativna elektrina se v električnem polju giblje v obratni smeri silnic (sl. 4.1.1.2 b).

 

 
       
 

Na naelektrenem kovinskem telesu je zaradi odbojnih sil med nosilci elektrin vsa elektrina razporejena na površini telesa. Tako razporejena elektrina »miruje« kar pomeni, da električne sile ob površini telesa nimajo komponent tangencialno na površino telesa.

     
       
 
►   Električne silnice izhajajo iz prevodnih, naelektrenih površin ali na njih končujejo pod pravim kotom (sl. 4.1.1.2).  

 
       
 

Grafična podoba električnih silnic pripomore tudi k vidni predstavi električnih polj. Oglejmo si nekaj značilnih primerov na sl. 4.1.1.3 a, b, c, d.

     
       
 

O poteku silnic električnih polj se prepričamo tudi s poskusom:

     
       

Poskus 4.1.2.:
 

 
       
 

Zakaj se znotraj votle elektrode ni nič zgodilo, bomo pojasnili nekoliko pozneje. Iz slik 4.1.1.3 in poskusa 4.1.2 pa ni težko sklepati o odvisnosti poteka in oblike električnih silnic

     
       
 
►  

Električne silnice izhajajo iz površine pozitivno naelektrenih teles in se končajo na površini negativno naelektrenih teles.

 

Oblika in potek silnic električnega polja sta odvisna od oblike in medsebojnega položaja naelektrenih teles − elektrod.

 

 
       
       
  Namensko oblikovanje silnic električnega polja    
       

Možnost vpliva na obliko silnic z obliko in razporeditvijo elektrod pomeni možnost vodenja gibljivih elektrin po vnaprej določenih poteh, kar uporabljamo npr. pri oblikovanju in krmiljenju elektronskega žarka osciloskopov (sl. 4.1.1.5), elektronskih mikroskopih, ... Ker so elektroni negativno naelektreni, se v električnem polju gibljejo v nasprotni smeri silnic.

     
       
 

Sila na naelektrene delce v električnem polju je osnova delovanja tudi drugim napravam in koristnim postopkom, kot je npr. fotokopiranje, krmiljenje izpisa pri laserskih in kapljičnih tiskalnikih, čiščenju zraka (sl. 4.1.1.6) in podobnem.

     
       
       
     

1 Coulombov zakon za silo med točkastima elektrinama (F = kQ1Q2/r2)

2 elektrina na zanemarljivo majhnem telesu