Created by Peterko Poland
Vzájemné silové působení elektrických nábojů se uskutečňuje prostřednictvím elektrických polí, která náboje obklopují.
Připojíme-li osamocený vodič ke svorce zdroje, získá vodič stejný potenciál jaký má svorka. Náboj na vodiči je přímo úměrný jeho potenciálu: Konstanta úměrnosti
se nazývá kapacita vodiče a je závislá na velikosti a tvaru vodiče;
(farad).
Umístíme-li do elektrostatického pole kovový vodič, vznikne dočasně elektrostatické pole i v něm a způsobí pohyb volných elektronů, které se hromadí na jeho povrchu v místech, kde siločáry vstupují do vodiče
Izolanty sice nemají volné elektrony, které se mohly přemísťovat z jednoho místa na druhé, ale i tak mohou výrazně ovlivnit elektrostatické pole.
Souhlasné náboje se odpuzují, opačné se přitahují. Nabité a nenabité těleso se přitahují. Na vzájemném odpuzování souhlasných nábojů jsou založeny elektroskopy , pokud má elektroskop stupnici, nazývá se elektrometr.
, kde
je síla, která by v daném místě působila na testovací náboj q;
. Je-li testovací náboj záporný, má elektrická intenzita opačný směr než elektrická síla, je-li náboj kladný, jsou směry obou veličin totožné.
Tato strana vodiče se nabije záporně, na opačné straně, kde siločáry z vodiče vystupují, vzniká stejně velký kladný náboj (obrázek)
který není umístěn v elektrostatickém poli, jsou symetricky uspořádané a nejsou proto zdrojem vlastního elektrostatického pole. Jádra a hlavně elektrony v atomech nejsou pevně vázány. Vlivem vnějšího elektrostatického pole se mohou jak jádra, tak elektrony pohybovat. Tak se původně neutrální atomy stávají elektrické dipóly.
Nejjednodušší je deskový kondenzátor bez dielektrika,který je tvořen dvěma rovnoběžnými deskami, jejichž účinná plocha má obsah S a jejichž vzdálenost je d. Připojíme-li tento kondenzátor ke svorkám zdroje, vznikne na desce s vyšším potenciálem náboj +Q, na druhé náboj -Q.
Kapacita osamoceného vodiče je malá, mnohem větší kapacitu má soustava dvou plochých vodičů oddělených od sebe vrstvou
Mezi deskami vznikne homogenní elektrostatické pole s intenzitou
Děj pokračuje tak dlouho, až pole indukovaných nábojů zruší vnější pole a intenzita pole všude uvnitř vodiče je nulová. Náboje tímto způsobem indukované ve vodiči je možné od sebe oddělit rozdělením vodiče na dvě části.
Elektrická intenzita mezi deskami kondenzátoru je dána také vztahem . Srovnáním obou vztahů dostaneme:
.
je náboj, který je elektrostatickou silou vázán na vodič
je takový náboj, který lze z tělesa odvést
pomocí Coulombova zákona: . Dosazením do definiční vztahu elektrické intenzity dostaneme
. Směr vektoru elektrické intenzity závisí na znaménku náboje Q
Kapacita deskového kondenzátoru je tedy dána vztahem: .
Dipólem se atom stává proto, že má smysl mluvit o dvou pólech: kladném a záporném.
aleko častěji se ale tato konstanta vyjadřuje ve tvaru , kde
a nazývá se permitivita vakua.
Vložíme-li dva bodové náboje do látkového prostředí , působí na sebe silou menší než ve vakuu: , kde
je relativní permitivita daného prostředí (pro vakuum a přibližně i pro vzduchu je
). Veličina
je permitivita prostředí.
To je pole, v němž vektory elektrické intenzity míří do pokud nebo od
bodového náboje.
právě popsaný jev, k němuž může dojít jak v atomech, tak v molekulách
molekuly mnohých látek mají vlastnosti dipólu, i když se nenacházejí v elektrostatickém. poli. Dipóly jsou neuspořádané a navenek se neprojevují. V elektrostatickém poli se usměrní podle směru .
Pokud vyplníme prostor mezi deskami kondenzátoru dielektrikem, jeho kapacita se zvětší. Pro připojení tohoto kondenzátoru ke zdroji napětí vznikne opět elektrostatické pole s intenzitou
K tomu je ale nutno přivést na desky větší náboj než v případě kondenzátoru bez dielektrika - musíme překonat účinek vázáných nábojů vzniklých polarizací dielektrika. Platí .
jsou takové křivky, že v libovolném jejich bodě získáme vektor elektrické intenzity jako tečnu v daném bodě.
Analogickým postupem jako u kondenzátoru bez dielektrika dostaneme . Vzhledem k tomu, že
, kapacita kondenzátoru s dielektrikem s relativní permitivitou
se oproti kondenzátoru bez dielektrika zvýší
krát..
tj. takové pole, jehož elektrická intenzita má v každém bodě stejný směr a velikost. Siločáry jsou tedy navzájem rovnoběžné.
Výslednou elektrickou intenzitu získáme jako vektorový součet elektrických intenzit, které by každý náboj vytvořil v daném místě prostoru nezávisle na druhém. Směr siločar volíme shodně jako směr vektoru intenzity elektrického pole: od kladného k zápornému náboji.
elektrický náboj se v nich snadno přemísťuje. Je to dáno tím, že např. elektrony, které jsou schopné přenášet náboj v kovech, jsou k atomovým járdům slabě vázány a mohou se tedy od nich snadno odpoutat. Vytváří tak tzv. elektronový playn, který je příčinou dobré vodivosti kovů.
elektrony jsou pevně vázány k atomovým jádrům a jejich pohyb daným materiálem proto není možný.
Poznámka: Obecně je přenos elektrického náboje dán přítomností libovolných volných nabitých částic.
Nabité těleso postupně ztrácí své elektrické vlastnosti, protože žádná látka není dokonalým izolantem