01 Elektricno Polje

download 01 Elektricno Polje

of 69

description

elektricno polje Fizika

Transcript of 01 Elektricno Polje

  • ELEKTRICITET Statiki elektricitet - uvod

    vuneni tepih dotaknemo metalnu kvaku

    demper od sintetike preko najlonske kouljeel. udar

    (mrak, suho vrijeme) iskrenjeZa ove pojave je odgovoran tzv. statiki elektricitet.Tales iz Mileta (7. st. p.n.e.)

    Uoio da uti jantar (tvrda okamenjena smola) ima svojstvo da, ako ga natrljamo komadom vune ili krzna, privlai dlaku, komadie slame, papira ili suhog lia.

    Jantar na grkom: = elektron

    elektricitet

  • Osnovni pokusi 2 tapa (stakleni i polivinilski)

    UVJET ---- SUHA ATMOSFERA

    Pokus 1.Natrljamo polivinilski tap krznom i pribliimo ga kuglici.

    suha krpa ili komadi krzna

    lagana loptica objeena o nit

  • Osnovni pokusi 2

    Rezultat:tap privlai kuglicu, a nakon dodira se odbijaju.

    Isti pokus sa staklenim tapom daje jednake rezultate.

    Za natrljani tap koji djeluje na kuglicu, kaemo da je elektriziran.

    Kuglica se takoe elektrizira.

    Zakljuak:Elektrizirana tijela djeluju jedna na druge.

  • Osnovni pokusi 3

    Zakljuak: Natrljani polivinilski tapovi se meusobno odbijaju.

    Pokus 2.

    2 nabijena polivinilska tapa

    Stakleni tapovi daju jednake rezultate.

    Ali: Metalni tap + stakleni (polivinilski) tap = NITA

    Pribliimo li nabijeni polivinilski tap, drugi tap se poinje udaljavati.

  • Osnovni pokusi 4

    Neka se tijela mogu, a neka se ne mogu elektrizirati trljanjem.

    Zakljuci:

    Tijela koja se daju elektrizirati meusobno se odbijaju ili privlae. Tijela od istog materijala se odbijaju, a tijela od razliitog materijala se privlae.Elektrizirana tijela privlae i lagana tijela koja nisu elektrizirana..

  • Objanjenje:Kako objasniti zakljuke?

    Dogovor:

    Tijela se trljanjem elektriziraju ili elektriki nabiju, tj. dobiju elektrini naboj.

    Postoje 2 vrste (i samo 2 vrste) el. naboja; istoimeni se odbijaju, a raznoimeni se privlae.

    Hipoteza:

    Naboj na staklu - pozitivan (+)Naboj na polivinilu - negativan (-)

    Zato nabijeni tap privlai neutralnu materiju?Za odgovor je trebalo nekoliko stoljea!!!

  • Franklinova teorija elektricitetaBenjamin Franklin (1706 1790), ameriki dravnik, fiziar, filozof, izumitelj gromobrana

    Elektricitet je jedinstveni fluid koji je sadran u svakoj materiji. Materiju s vikom fluida nazvao pozitivno nabijenom (+), a materiju s manjkom fluida, negativno nabijenom (-) Neutralna materija je ona materija koja nema ni vika ni manjka fluida.

  • Suvremena teorija elektricitetaPreuzela Franklinovo poimanje elektriciteta, ali

    Elektricitet nije jedinstveni fluid nego u prirodi postoje dvije vrste elektriciteta (vezane uz elektrone i protone).

    Elektrine pojave u prirodi se svode na relativno gibanje i meusobno djelovanje tih triju estica.

    Cijela materija je izgraena od protona, elektrona i neutrona.

    Neutroni, ne nose naboj, neutralne estice.

  • Graa materije (osnovni podaci)

    191,6 10 e C=

    Sva se materija sastoji od atoma. Svi su atomi jednako graeni.

    Materija je u osnovnom stanju neutralna ( jednak broj protona i elektrona.)

    U sreditu atoma - jezgra (promjer oko 10-15 m), oko koje se na relativno velikim udaljenostima (promjer putanje 10-10 m) kreu elektroni (r 10-18m ?).

    Masa protona i neutrona je znatno vea od mase elektrona (mp,mn =1840 me)

    Elektriziranje e nastati ako smanjimo ili poveamo broj elektrona.

    Kvarkovi u,d,s n = udd, p = uud (u = +2/3e; d = -1/3 e)Kvarkovi - svojstvo "boje" u, d, s, c, b, t

    U jezgri se nalaze protoni (p), i neutroni (n).

  • ~10-15 m

    ~10-10 m

  • Postavke suvremene teorije1. Postoje 2 vrste elektriki nabijenih estica:

    elektroni i protoni. Svi su elektroni meusobno identini, imaju zanemarivo malu masu, krue oko atomske jezgre, a naboj im je jednak elementarnom naboju (negativan, -e). Svi protoni su meusobno jednaki, no masa im je znatno vea od mase elektrona. Protoni se nalaze u jezgri, a naboj im je jednak elementarnom naboju (pozitivan +e). Istoimeni naboji se odbijaju, a raznoimeni privlae.

    2. Svojstva materije su odreena brojem i poretkom protona i elektrona u materijalu.

    3. Materija u osnovnom stanju ima jednak broj protona i elektrona, tj. materija je u osnovnom stanju neutralna.

  • Postavke suvremene teorije 24. Elektroni se zbog male mase lako gibaju i moemo ih

    nai i izvan atoma.

    5. Neutralna materija koja iz vanjskog izvora dobije viak elektrona postaje negativna; neutralna materija koja izgubi elektrone postaje pozitivna.

    6. Zakon ouvanja elektrinog naboja:U izoliranom sustavu elektrini naboj je uvijek ouvan. Naboj se ne moe niti stvoriti, niti unititi moe samo prijei s jednog tijela na drugo, ali je ukupna koliina naboja ouvana.

    7. Naboj je kvantiziran javlja se samo kao cjelobrojni viekratnik elementarnog naboja e =1.610-19 C.

    Q = Ne

  • Tumaenje pokusa:

    Krznom trljamo stakleni tap. Skidamo elektrone i tap postaje pozitivno nabijen.

    Istovremeno krzno dobiva te elektrone i postaje negativno nabijeno.Elektrini naboji istog predznaka se odbijaju, a razliitog privlae.

    Objanjenje privlaenja (odbijanja) tijela.Posljedica Franklinove teorije fluida: fluid tee s pozitivno nabijenog tijela prema negativnom (tzv. tehniki smjer struje).

    Realnost: elektroni se gibaju s (-) na (+).

  • Influencija

    Elektroskop ureaj za odreivanje elektriziranosti nekog tijela

    Kualicom (metalni tap s kuglicom na vrhu) provjeravamo elektriziranost tijela.

    Graa metalno kuite, a u njemu je metalni tap s 2 zlatna (aluminij, staniol) listia. tap je od kuita izoliran izolatorom. Na drugom kraju tapa je kugla, ploica i slino.

  • Influencija2Pokus: Kualicom nabijemo (+) kuglu, pribliimo tijelo kugli

    Kualicom dotaknemo dalji kraj tijela, a zatim elektroskop.

    Zakljuak: udaljeni dio tijela je nabijen.

  • Influencija3Influencija: Pojava razdvajanja naboja djelovanjem elektriziranih tijela na daljinu.Objanjenje privlaenja neutralnog tijela:Pribliavanjem naboja neutralnom tijelu, dolazi do preraspodjele naboja u neutralnom tijelu (gomilanje + i naboja na suprotnim stranama tijela).

    Vodii

    Izolatori

    Materijali koji dobro vode elektrini naboj.Materijali koje NE vode el. naboj.

    Vodii metali, vodene otopine soli, kiselina i luina, ljudsko tijeloIzolatori keramika, staklo, ebonit, jantar, sumpor

  • elektrini vodii: materijali u kojima su neki elektroni slobodni (elektroni u vanskoj ljusci), tj. nisu vezani za atome i mogu se slobodno gibati unutar materijala (slobodni elektronski plin)

    elektrini izolatori: materijali u kojima su svi elektroni vezani za atome i ne mogu se gibati kroz materijal

    poluvodii: materijali ija su elektrina svojstva izmeu vodia i izolatora

  • Elektroni i svojstva materije

  • Elektroni i svojstva materije2

  • Moe li se influencijom nabiti elektroskop?Influencija: Pojava razdvajanja naboja djelovanjem elektriziranih tijela na daljinu.

    Pribliimo negativno nabijeni tap elektroskopulistii se raireOdmaknemo negativno nabijeni tap listii se skupe"Uzemljimo" ploicu elektroskopa, prekinemo vezu, a zatim odmaknemo tap elektroskop ostane nabijen (viak elektrona ode u zemlju).

  • Kviz

    1. Ako balon trljamo o kosu, oni e se privlaiti meusobno. Je li koliina naboja nakon trljanja

    a) manja b) vea c) ista kao i prije trljanja kose?

    2. Kada se predmeti A i B meusobno priblie, odbijaju se. Ako pribliimo predmete B i C, takoer se odbijaju. Koja je tvrdnja tona:

    a) A i C imaju naboj istog predznaka.b) A i C imaju naboj suprotnog predznaka.c) Sva tri predmeta imaju naboj istog predznaka.d) Jedan od predmeta je neutralan.e) Potrebni su dodatni eksperimenti da bismo utvrdili

    predznak naboja na predmetima.

  • 3. Kada se predmeti A i B meusobno priblie, privlae se. Ako pribliimo predmete B i C, odbijaju se. Koja je tvrdnja tona:

    a) A i C imaju naboj istog predznaka.b) A i C imaju naboj suprotnog predznaka.c) Sva tri predmeta imaju naboj istog predznaka.d) Jedan od predmeta je neutralan.e) Potrebni su dodatni eksperimenti da bismo utvrdili

    predznak naboja na predmetima.

  • Coulombov zakon

    Charles Augustin de Coulomb (1736 1806), francuski fiziar

    1784 1785 niz pokusa uz pomo torzione vageProuava meudjelovanje dvaju nabijenih tijela.Coulombova vaga:

    - Na laganoj ipci (izolator) lagana metalna kuglica (A).

    - ipka visi na ici poznate konstante torzije. - ipka je na gornjem kraju privrena na vijak (okree

    se). - Na ipci od izolatora, lagana metalna kuglica (B), istog

    polumjera kao kuglica A.

  • Coulombov zakon 2Q = koliina naboja (algebarski zbroj nosilaca naboja)

    Mjerenje:1. Nenabijena kuglica A se dovede u poloaj = 00, tj. tik uz kuglicu B. Pazi se da je kut ' = 00.2. Kuglica B se elektriki nabije i stavi na svoje mjesto u vagi.3. Doticajem kugli, naboj se razdijeli na kuglicu A i kuglicu B (isti polumjeri ista kol. naboja).4. Zbog odbojne sile, kuglica A oscilira, a nakon nekog vremena zauzme ravnoteni poloaj (1).

    1 1F

    1 1r

  • Coulombov zakon 31. Okretanjem vijka, smanjujemo kut zakreta na polovicu, tj. 2 = 1 /2.

    2. Udaljenost kuglica je smanjena na pola (r2 =r1 / 2).

    3. Omjer sila postaje:

    Mjerenjem kutova 1 i 2' omjer sila!

    1 1F

    1 1r

    '12 22

    F +

    12 2

    r

    '122

    11

    2FF

    +=

  • Coulombov zakon 4Rezultat jednog od mjerenja (Coulomb):

    Smanjenjem udaljenosti meu nabojima na polovicu sila se je poveala 4 puta!

    Sila je obrnuto proporcionalna s kvadratom udaljenosti.

    Mnogobrojna mjerenja s razliitim nabojima ( i razliitim materijalima za kuglice) ista zakonitost.

    1'

    2

    36126

    =

    =

    2

    1

    144 436

    F

    F= =

    21Fr

  • Coulombov zakon 5Ovisnost sile o koliini naboja?

    Na kuglicu B dovodimo , , 1/8 , prvobitnog naboja.Postupak:

    Koristimo kugle jednakih polumjera. Nabijemo kuglu nabojem Q, dotaknemo praznu kuglu 2 kugle s nabojem Q/2. Sada tako dobivenom kuglom dotaknemo praznu 2 kugle s Q/4. ..

    Coulomb Zakljuak: Elektrina sila izmeu 2 male el. kuglice raste proporcionalno produktu naboja na svakoj kuglici.

  • Coulombov zakon 6

    Zakljuci:Sile meu nabojima obrnuto su proporcinalne kvadratu njihove meusobne udaljenosti.Sila meu nabojima Q1 i Q2 proporcinalna je njihovom produktu.

  • Coulombov zakon 7

    221

    r

    QQkF =

    Vektor udaljenosti od naboja 1 do naboja 2.

    Sile izmeu dvaju elektriki nabijenih tijela upravno je razmjerna produktu naboja Q1 i Q2, a obrnuto razmjerna kvadratu njihove meusobne udaljenosti.

    12312

    21 rr

    QQkF = 12r

    Fe je oko 1039 puta jaa od gravitacijske sile.

    Vrijedi za tokaste naboje.

    12F

    21F

    12r1Q 2Q

    0r

    120

    12

    rr

    r=

    1 2

    0212

    Q QF k rr

    =

    00

    FF

    privlana

    odbojna

  • 00

    F

    F

    privlana

    odbojna

  • kulon

    1 kulon (C) je izvedena veliina.

    dIdtdQ =1 kulon je elektrini naboj koji u jedinici vremena proe presjekom vodia kojim tee stalna struja od jednog ampera.

    Koliko je elektrona/protona potrebno da bismo dobili naboj od 1 C?- naboj od 1 C sadri 6.241018 elektrona/protona- u 1 cm3 bakra ima 1023 elektrona (ali Cu je neutralan)- trljanjem staklenog/gumenog tapa dobije se naboj od 10-6 C; samo mali dio naboja prijee sa tapa na krpicu

  • Permitivnost vakuuma

    k = ? [ ]

    =

    = 2

    2

    2

    2

    CNm

    QFrk2

    21

    r

    QQkF =

    Eksperiment, poznate sila, naboji i udaljenosti.2

    29 109875518,8

    CNmk = 2

    29 109

    CNmk

    Vrlo esto se k pie u obliku:04

    1pi

    =k

    12 2 1 20 8,85 10 C N m

    = Permitivnost vakuuma ili dielektrinakonstanta vakuuma.

    Ako se izmeu naboja stavi izolator sila postaje manja.Relativna dielektrina konstanta broj koji kae koliko je puta kulonska sila izmeu naboja manja u izolatoru nego u vakuumu. 0

    r

    =

  • Permitivnost vakuuma 2

    0r

    =

    Coulombov zakon postaje:

    Zato u tom obliku?

    kpi

    41

    0 =

    Zbog pojednostavljenja formula u elektricitetu. (tzv. racionalizirani sustav)

    2

    212

    0 10854,8 NmC

    =

    1 2 1 22 2

    0

    1 14 4

    r

    Q Q Q QFr rpi pi

    = =

    2 - 16staklo2,1petrolej81,1voda1,000594zrak

    rTvar

  • primjerIzraunaj elektrostatiku i gravitacijsku silu dviju estica na meusobnoj udaljenosti od 5 10-12 cm.

    221

    r

    QQkFel =

    kgmmkgNmG

    CNmkmr

    CeQ

    p27

    2211

    229

    14

    19

    1067,1441067,6

    109 105

    106,122

    =

    =

    =

    =

    ==

    ( )( )214

    2199

    105102,3109

    =

    NFel11067,3 =

    221

    r

    mmGFg =( )

    ( )214227

    11

    1051067,61067,6

    =

    NFg361019,1 = 35

    36

    1

    101010

    =

    g

    e

    FF

  • Princip superpozicije2

    21

    r

    QQkF = Neka na naboj Q djeluje vie naboja Q1, Q2, Q3, ..

    Ukupna sila je jednaka vektorskom zbroju sila kojima svaki od naboja Qi djeluje na Q:

    1 2 3 021

    ...

    ni

    uk n ii i

    Q QF F F F F k rr

    =

    = + + + + =

    3F

    1Q

    Q

    03r

    2Q

    3Q

    2F

    1F

    02r

    01r

    iQ

    iF

    0ir

  • Princip superpozicije 22

    21

    r

    QQkF = to ako naboj nije tokast? Neka je naboj kontinuiran.Tijelo podijelimo na mnogo infinitezimalnih elemenata naboja dQ (smatramo ih tokastim).

    'Q0rdQ

    Sila dF kojom naboj dQ djeluje na Q': 02'Q dQdF k rr

    =

    Princip superpozicije daje ukupnu silu:Q

    F dF=

  • Dvije jednake sfere mase 310-2 kg vise su u ravnotei (vidi sliku). Duljina niti je 0.15 m, a kut je 5. Nai iznos naboja na svakoj sferi.

    to ako se naboj jedne kuglice povea za dva puta?

  • Elektrino polje

    Promatramo 2 pozitivno nabijena tijela.

    A i B meusobno djeluju na daljinu. Kako?

    A B

    FF

    Pretpostavljamo da svako nabijeno tijelo modificira prostor u svojoj okolini.

    Kaemo da nabijeno tijelo oko sebe stvara elektrino polje.

  • Elektrino polje 2

    QFE =

    El. polje se definira kao odreeno stanje prostora, tj

    Kvantitativno? Jakost elektrinog polja.Omjer iznosa sile F i naboja Q na koji ta sila djeluje.

    kao dio prostora u kojem na tijelo djeluju odreene sile.Definicija:Kaemo da u nekoj toki postoji elektrino polje ako sila elektrinog porijekla djeluje na elektrizirano tijelo postavljeno u tu toku.

  • Elektrino polje 3

    QFE

    =Vektorski oblik.

    Jedinica?

    Jakost elektrinog polja u nekoj toki jednaka je sili koja u toj toki djeluje na jedinini naboj.

    EQF =

    [ ] [ ][ ]QFE =

    CN

    =

    Ako je testni naboj q0>>q0, tada je distribucija naboja na sferi promijenjena zbog prisustva naboja q0.

  • Elektrino polje 4Primjer.

    U svakoj toki prostora, sila na elektron iznosi:

    Homogeno?

    EeF

    =

    Odredi jednadbu gibanja elektrona u homogenom el. polju E koje djeluje okomito na poetnu brzinu elektrona v0!

    U svakoj toki prostora u kojem se prostire, E ima jednak iznos i smjer.

  • Elektrino polje 5

    2. Newtonov zakon povlai:

    m

    Fa =

    Stalna sila uzrokuje jedoliko ubrzano gibanje.

    m

    eE=

  • Elektrino polje 6

    Put kod jednoliko ubrzanog gibanja:

    tvx 0=U x smjeru nema sila, tj. jednoliko gibanje.

    2

    21

    aty = 221

    tm

    eE=

    Izrazimo t i uvrstimo gore!

    2202

    xmv

    eEy =

    Slino kao kod horizontalnog hica!

    m

    eEg

  • Princip superpozicije

    Neka naboj Q1 u nekoj toki P proizvede elektrino polje E1.

    21 EEE

    +=

    Princip superpozicije kae da je rezultirajue polje jednako vektorskom zbroju pojedinih polja tj.

    Neka naboj Q2 u istoj toki P proizvede elektrino polje E2.

  • Elektrino polje prostornog naboja

    Koliko je polje od nekoliko prostorno rasporeenih nabojaQ1, Q2, ,Qn u nekoj toki prostora P?

    Jakost polja u toki P izmjeriti emo djelovanjem sile na pozitivni probni naboj Q smjeten u toj toki.

    +

    -

    Q1

    Q2

    .

    P

    +

    r1

    r2F1

    F2 Q

    F

    2

    '

    041

    r

    QQFpi

    =

    Prema Coulombovomzakonu iznos sile je:

  • Elektrino polje prostornog naboja 2

    Elektrino polje pojedinog naboja je:

    Rezultantna sila na naboj Q iznosi:

    204

    1r

    Qpi

    ='Q

    FE =

    n

    n

    n rr

    QQr

    r

    QQF 3'

    013

    1

    '

    1

    0 41

    ...

    41

    pipi++=

    =i i

    ii

    r

    rQQF 3'04

    1 pi

    ir ima smjer od Qi prema Q

  • Elektrino polje prostornog naboja 2

    Ukupna jakost elektrinog polja u toki P je:

    Ako imamo kontinuirano rasporeene naboje:

    'QFE

    = =i i

    ii

    r

    rQ3

    041

    pi

    dQr

    rEV= 3

    041 pi

  • Silnice elektrinog polja

    Na naboj u el.polju djeluje sila.

    Putanja pozitivnog naboja slijedi smjer polja u svakoj toki prostora.

    EQF =Prema drugom Newtonovom zakonu:

    dtvd

    mF

    =

    vdE

    Definicija silnica:Silnice su zamiljene linije ija tangenta u svakoj toki prostora pokazuje u pravcu djelovanja polja.Silnice geometrijski opisuju polje (smjer el.polja).Iznos el polja? Preko gustoe silnica.

  • Silnice elektrinog polja 2

  • Elektrini naboj je izvor elektrinog polja!polje izvire polje ponire

  • Poredaj po veliini iznose elektrinog polja u tokama A, B, C.

    Silnice nesimetrine raspodjele naboja.

  • Silnice nisu:1. stvarne; one su matematika apstrakcija i slue za

    vizualno predoavanje elektrinog polja; polje postoji u svakoj toki prostora, a ne samo tamo gdje smo nacrtali silnice

    2. putanje nabijenih estica (osim u specijalnim sluajevima)

    to je netono:a) Silnice mogu biti ili pravocrtne ili zakrivljeneb) Silnice mogu tvoriti zatvorene petljec) Silnice poinju na pozitivnom naboju, a

    zavravaju na negativnomd) Silnice se nikada ne smiju sjei

  • Kako izmjeriti smjer el. polja?monopol tanka ipka od izolatora na ijem je kraju nabijena kuglica. Veza izmeu ipki je preko zgloba.

    smjer monopola pokazuje smjer polja

    dipol dva naboja suprotnih predznaka meusobno udaljenih za stalnu udaljenost

  • Kako izmjeriti iznos el. polja?njihalo u el. polju

    Ftg

    mg=

    E

    F

    mg

    N

    Eqtg

    mg=

    mg tg mgEq q

    =

  • Primjeri raunanja elektrinog polja

    Polje tokastog naboja.

    QFE

    =Iz definicije

    rr

    QE 304

    1pi

    =

  • Primjeri raunanja elektrinog polja

    Polje dipola.Dipol je elektrini sustav koji se sastoji od dva jednaka naboja suprotnog predznaka: Q i Q, udaljena za stalnu udaljenost d.

    a) El. Polje na osi dipola.

    P+- d

    rx

    Ep

    + += EEEp

    ( ) ( )

    +

    = 220 2/2/4

    1drQ

    drQEp pi

  • Polje dipola 2

    Elektrini moment dipola ili dipolni moment

    za dr

    ( ) ( )( )

    += 222

    22

    0 4/2/2/

    41

    drdrdrQEp pi

    ( )2220 4/2

    41

    drrdQEp

    =

    pi

    30

    24

    1r

    QdEp pidQp =

    30

    24

    1r

    pEp pi

  • Primjeri raunanja elektrinog polja 2b) El. Polje na simetrali dipola.

    S

    +- d

    + += EEES

    44

    12

    0 2 dr

    QES+

    =

    pi

    ES

    r

    Svaki naboj daje isti iznos:

    to je sa smjerom el. polja?

  • Primjeri raunanja elektrinog polja 3

    44

    12

    0 2 dr

    QE+

    =

    pi

    S

    +- d

    ES

    r

    Rastav polja na komponente:

    x komponente se zbrajaju, a y komponente se ponite.

    E

    E

    ES

    EX

    EX

    E-y

    Ey

    xS EE 2=

    22

    2

    2/sin

    rd

    d

    +

    =

    sin2E=

  • Primjeri raunanja elektrinog polja 4

    4

    2/

    4

    24

    12

    22

    0 2 dr

    dd

    r

    QE++

    =

    piS

    +- d

    ES

    r

    za dr

    304

    1r

    QdES pi 3041

    r

    pES pi=

    2p

    S

    EE =

  • Primjeri raunanja elektrinog polja 5Polje dugakog elektriki nabijenog vodia.

    Uzimamo komadi ice irine dx, na kojem se nalazi naboj dQ.

    Naboj dQ daje u toki P el. polje:

    20

    14

    dQdErpi

    =

    Uvodimo linernu gustou naboja :dxdQ =

    cos

    yr

    =

    x y tg= 2cosydx d

    =

    == sindEdEE xx == cosdEdEE yy

    y r

    x

  • Primjeri raunanja elektrinog polja 6

    20

    1sin

    4xdQEr

    pi

    =

    == sindEdEE xx

    == cosdEdEE yy

    20

    1sin

    4dxr

    pi

    =

    2

    20

    2

    cos sin4

    cos

    y d

    y

    pi

    = 01

    sin4

    dy

    pi=

    20

    1cos

    4ydQEr

    pi

    =

    20

    1cos

    4dxr

    pi

    = .

    0

    1cos

    4yE d

    y

    pi=

  • Primjeri raunanja elektrinog polja 7

    2

    02

    1sin

    4xE d

    y

    pi

    pi

    pi

    =

    Za beskonano dugu icu, granice integracije su: 2 do 2pipi

    2

    0 2

    1cos

    4xE

    y

    pi

    pi

    pi

    = 0=

    2

    02

    1cos

    4yE d

    y

    pi

    pi

    pi

    = 2

    0 2

    1sin

    4yE

    y

    pi

    pi

    pi

    =

    0

    1 (1 ( 1))4y

    Ey

    pi=

    0

    12y

    Ey

    pi=

    Polje ima smjer okomit na icu i opada linearnos udaljenosti.

  • Primjeri raunanja elektrinog polja 8Polje jednoliko nabijenog prstena.

    Uzimamo komadi prstena dQkoji daje u toki P el. polje:

    204

    1r

    dQdEpi

    =

    Gledamo doprinose na x i y os.

    == cosdEdEE yy

    Doprinos na x os se skrati, a doprinos na y os se zbraja.

    22.cos

    babkonst+

    ==

  • Primjeri raunanja elektrinog polja 9

    20

    cos

    41

    rQ

    pi=

    Izraz identian polju tokastog naboja.

    = cosdEE

    ( ) 2/32204 babQ

    +=

    pi za ab

    204 b

    QEpi

    =

  • Millikanov pokus

    Robert Andrews Millikan (1868-1953), ameriki fiziarOd 1909. do 1913. izmjerio naboj nekoliko tisua kapljica ulja.

    2 paralelne metalne ploe

    Kroz rupicu u gornjoj ploi propadaju sitne kapljice ulja, koje se finim rasprivaem raspre.

    Pad kapljica promatra teleskopom.

    Na kapljicu djeluju sila gravitacije, te uzgon zraka i viskoznost (trenje).

  • Millikanov pokus 2

    Trenjem kapljice u zraku, one se elektriziraju (negativno).Gornju plou nabijemo pozitivno, a donju negativno, tako da dobijemo homogeno el. polje koje negativne estice tjera prema gore.

    uzgontezinaQE =R = polumjer kapljice = gustoa ulja= gustoa zraka

    Problem je odrediti R!)(

    34

    '3 pi = gR

    Mjerenjem brzine pada kapljice (kada se iskljui polje).

    RvgR pipi 6)(34

    '3=

    ( ) Ce 19100000007,06021892,1 =Kvantizacija naboja!