Zavádění inovativních metod a výukových materiálůdo přírodovědných předmětů na Gymnáziu v Krnově

07_1_Elektrický náboj a elektrické pole Ing. Jakub Ulmann

1 Elektrický náboj a elektrické pole

1.1 Elektrický náboj a jeho vlastnosti

1.2 Silové působení bodových nábojů. Coulombův zákon

1.3 Intenzita elektrického pole

1.4 Práce v elektrickém poli, elektrické napětí

1.5 Potenciální energie v elektrickém poli, elektrický potenciál

1.6 Elektrické náboje nabitého vodivého tělesa

1.7 Vodič v elektrickém poli – elektrostatická indukce

1.8 Izolant v elektrickém poli – polarizace

1.9 Kapacita vodiče, kondenzátor

1.10 Elektrostatika v praxi

1 Elektrický náboj a elektrické pole

1.1 Elektrický náboj a jeho vlastnosti

Př. 1: Dítě na klouzačce je ve zvláštním stavu. Jak tento stav popisujeme a čím je způsoben?

Velikost ……………………………………….popisuje fyzikální veličina ………………………….Označení: QJednotka: coulomb, značka C

Jaké jsou základní poznatky o náboji?

Látky obsahují dva druhy elektrického náboje – kladný a záporný.

Kladný náboj nesou protony a kationty.

Záporný náboj nesou elektrony a anionty.

Elektrony je možné oddělit od látky podstatně jednodušeji než protony (např. třením).

Opačné náboje se přitahují, souhlasné náboje se odpuzují.

++

Pokus: Velikost elektrického náboje můžeme měřit elektrometrem. Princip elektrometru…

Třením novodurové tyče nabijeme tělíska – odpuzují se navzájem i od tyče.

Třením o jelenici nabijeme skleněnou tyč a přiblížíme k tělískům – přitahují se k tyči existují dva druhy náboje – kladný a záporný.

Např.: Třením o jelenici se tyč ze skla nabíjí kladně.

Př. 2: Kladné protony jsou vázány v jádrech a zůstávajítedy v látce. Jak vysvětlíme vznikající kladný náboj např. na skle.

Př. 3: Vezmeme železnou tyč a snažíme se ji nabít. Ať třeme, jak třeme, nepodaří se to. Vysvětli.

Př. 4: Na základě předchozích pokusů popiš, jak vzniká elektrický náboj. Co se děje na úrovni částic?

Př. 5: Mají neutrální tělesa elektrický náboj?

Pokus: Nabité těleso přitahuje vodivé elektricky neutrální těleso.

Pokus: Nabité těleso přitahuje nevodivé elektricky neutrální těleso např. papírky.

více kap. 1.7 a 1.8

Tělesa zelektrovaná a tělesa elektricky neutrální se navzájem přitahují.

Pokus: Ping-pong s plechovkou.

Př. 6: Vysvětli, co se děje v plechovce v posledním pokusu.

Př. 5.2 Zelektrovanou tyč přibližujte ke kuličce zavěšené na niti. Kulička se nejprve k tyči přitahuje, po dotyku s tyčí se pak od ní odpuzuje. Vysvětlete.

Elementární nábojJe náboj jednoho elektronu –e, nebo protonu +e.

Náboj zelektrovaného tělesa je vždy násobkem velikosti elementárního náboje. Je to kvantová veličina.

Elementární náboj má velikost:

Náboj tělesa je dán počtem částic n:

Př. 5.6 Kolik elementárních nábojů odpovídá náboji 1 C?

Ce 1910602,1

neQ

Coulomb je odvozen ze základní jednotky proudu - ampéru.

Náboj jednoho coulombu projde průřezem vodiče při proudu jednoho ampéru za jednu sekundu.

Žárovkou kapesní svítilny projde 1 C asi za 3 s.

Také se používá jednotka As (ampér sekunda) apod.

1C = 1 As

Př. 7: Jaké množství náboje dodá baterie v mobilu?

Př. 8: Autobaterie dodá náboj 200 000 C. Kolik to je Ah?

V elektrostatice mají bodové náboje velikost mnohem menší: 1 nC, 1 C Nehodí se jako zdroj energie.

ItQ

Elektrony jsou částice s malou hmotností. Třením tedy tělesa ztrácí nebo získávají hmotnost.

Úbytek hmotnosti při přechodu elektronů:

Hmotnost elektronu:enmm

kgme

31101,9

Zákon zachování elektrického náboje

Náboj nevznikne z ničeho, ale vzniká nahromaděním částic se stejným nábojem.

Celkový nulový náboj v tělese je dán tím, že se účinky elektronů a protonů ruší. Kladný náboj tam však je - všechny protony, podobně záporný – všechny elektrony.

Při dotyku dvou bodových nábojů přechází elektrony a náboje se vyrovnají. Pouze někdy vynulují.

Př. 7: Dvě malé kuličky nesoucí náboje Q1 = 80 nC, Q2 = −20 nC jsou umístěny ve vakuu 10 cm od sebe. Urči jaký budou mít náboj, když je necháme, aby se dotkly.

Celkový elektrický náboj se vzájemným zelektrováním v izolované soustavě těles nemění.

1.2 Silové působení bodových nábojů. Coulombův zákon

Referát: Ch. A. Coulomb 1784 až 1806

Velikost elektrických sil, kterými na sebe působí dva bodové náboje,

je přímo úměrná součinu jejich velikostí a nepřímo úměrná druhé mocnině jejich vzdálenosti.

Napište vztah:

Konstanta úměrnosti k závisí na prostředí, ve kterém se náboje nacházejí. Pro vakuum má hodnotu: k = 8,9876 109 N m2 C-2

Podobnost s Newtonovým gravitačním zákonem:

Hmotnost vždy kladná. Náboje kladné a záporné.Síla přitažlivá. Síly přitažlivé i odpudivé.Konstanta velmi malá. Konstanta velmi velká.

Př. 1: Odhadněte a poté vypočítejte sílu, kterou by se odpuzovaly 2 bodové náboje o velikosti 0,01 C umístěné 0,5 m od sebe.

Př. 2: Urči elektrickou sílu, kterou se odpuzují 2 elektrony vzdálené r = 10-9 m. Urči, kolikrát je elektrická síla větší než gravitační síla, kterou se přitahují.

kgme

31101,9 Ce 1910602,1 -116,67·10

Př. 3: Dva protony na sebe působí v jádru elektrickou silou. Proč drží pohromadě?

Coulombův zákon vyjadřujeme také pomocí permitivity

(vhodnější pro odlišná prostředí než je vakuum nebo vzduch):

0 je permitivita vakua, r je relativní permitivita daného prostředí

pro vakuum (prakticky i vzduch) je r = 1, jinak je r 1Např. petrolej r = 2,1, voda r = 81

Síly mezi náboji v látkovém prostředí jsou vždy menší než ve vakuu.

2

21

04

1

r

QQF

r

e

Př. 4: Vypočítej permitivitu vakua.

Př. 5: Jak se změní elektrická síla mezi dvěma náboji, jestliže je přesuneme do jiného prostředí s permitivitou 3?

Při výpočtu velikosti elektrických sil pomocí Coulombova zákona dosazujeme pouze absolutní hodnoty elektrických nábojů.

Náboj je skalární veličina. Znaménko náboje neurčuje směr.

Znaménka určující kladnost či zápornost elektrického náboje nám umožňují vyhodnotit, zda se jedná o síly přitažlivé, nebo odpudivé.

Sbírka úloh – úlohy 5.1 až 5.15

Umět vyjádřit Q, kolikrát se zvětší síla jestliže se změní vzdálenost…

Náboj se špatně definuje…

Náboj je to,...

– co způsobuje elektrický proud svým pohybem.

– co se objeví na plastovém hřebenu, když si budete česat suché vlasy.

– co se projevuje jako kladný a záporný elektrický pól.

– co je příčinou elektrických sil.

– co je přenášeno elektrony, protony, pozitrony a dalšími částicemi.

– co vytváří světlo, když to rychle vibruje.

– co vytváří rádiové vlny, když to vibruje pomaleji.

– co když vibruje velice pomalu vytváří energii v elektrických obvodech.

– co vytváří magnetismus, když to proudí nebo rotuje.

– co odráží světlo a dělá objekty viditelnými.

– co je v nevodičích nehybně "zmrazené".

– čemu vědci kdysi říkali "elektrické množství" a "elektrické částice".

1.3 Intenzita elektrického pole

Kolem nabitého náboje můžeme zobrazit pomocí krupice v oleji čáry. Krupice se natáčí ve směru působení náboje.

Říkáme, že elektrické náboje obklopují elektrická pole.

Pro popis pole kolem náboje Q upravíme Coulombův zákon:

Pro odvození zavádíme označení q pro testovací (pomocný) náboj v elektrickém poli.

Zavedli jsme veličinu E, která popisuje elektrické pole kolem náboje Q nezávisle na druhém náboji q.

qEqr

Qk

r

QqkFe

22

+ +Q q

r

2r

QqkFe

Velikost E tedy vypočítáme:

Elektrické pole v určitém místě v blízkosti nabitého tělesa popisuje vektorová veličina intenzita elektrického pole E.

Je to síla, která by v daném místě působila na jednotkový náboj (na náboj 1 C).

Intenzita má směr podle elektrické síly Fe, která by v daném místě působila na testovací náboj.

Q

FE e

2r

Qk

q

FE e

Jednotkou intenzity elektrického pole je newton na coulomb.

Sílu na náboj určíme jako součin velikosti tohoto náboje a elektrické intenzity v daném místě.

Př. 1: Urči vzdálenost, ve které má elektrické pole buzené nábojem Q = 2⋅10-6 C ve vakuu intenzitu E = 1 N⋅C-1.

Př. 2: Urči intenzitu elektrického pole v místě, ve kterém na náboj Q = 3⋅10-7 C působí síla 0,2 N.

1. CNq

eFE

QEFe

5.17 V homogenním elektrickém poli o intenzitě 4105 N C–1

je umístěn náboj 25 C. Jak velkou silou působí pole na náboj?

Př. 3: Znázorni pomocí vektorů intenzitu radiálního elektrického pole v různých místech kolem náboje.

-

x

x

x

x

Elektrické siločáry

Elektrické pole znázorňujeme pomocí siločar.

Siločáry jsou takové křivky, že v každém jejich bodě získáme směr intenzity sestrojením tečny v daném bodě.

Siločáry vystupují z kladně nabitých těles.

Je to směr působení na kladný testovací náboj (dohodnutý směr).

Je to cesta, kudy by se kladnýnáboj pohyboval.

Každým místem prostoru prochází právě jedna siločára.

Siločáry se nekříží.

Radiální elektrické pole

+

Homogenní elektrické poleHomogenní pole je mezi dvěma rovnoběžnými deskami, které nesou stejně velké náboje opačného znaménka.

Intenzita tohoto pole má v každém bodě stejný směr a velikost. K výpočtu používáme základní vztah:

Nelze však použít vztah pro bodový náboj:d

Q

FE e

2r

QkE

Elektrické pole dvou nesouhlasných nábojůV každém místě je výsledná intenzita, která je vektorovým součtem obou intenzit viz. př. 5.23.

Elektrické pole dvou souhlasných nábojů

5.23 V bodech A, B jsou umístěny bodové náboje QA = 8 10–8 C, QB = –8 10–8 C . Určete velikost intenzity elektrického pole:a) ve středu C úsečky AB, přičemž AC = r = 40 cm, b) v bodě D, který leží na ose úsečky AB, přičemž CD = 30 cm.

Sbírka úloh – úlohy 5.16 až 5.24

1.4 Práce v elektrickém poli, elektrické napětí

Př. 1: Spočítej sílu, která působí náboj o velikosti 2⋅10-5 C, který se nachází v homogenním elektrickém poli o intenzitě 2 500 N⋅C-1.

Pro mechanickou práci platí vztah:

Pokud působíme silou ve směru dráhy:

+ -

+Fe

E

d

Jakou práci vykoná elektrické pole, přemísťujeme-li náboj Q z levé desky na pravou, z bodu A do bodu B?

Vyjádříme součin

Je to práce podělená nábojem,tedy práce, kterou vykoná elektrické pole při přenesení jednotkového náboje.

Stejným způsobem je definováno elektrické napětí U

dEQdFW eAB + -

+Fe

E

A B

d

dE

Q

WdE AB

Q

WU AB

AB

Napětí UAB mezi dvěma body A, B elektrického pole je definováno jako podíl práce vykonané elektrickou silou

při přenesení bodového náboje z bodu A do bodu B a tohoto náboje.

Hodnota UAB udává, jak velkou práci pole vykoná při přemístění náboje 1 C z místa A do místa B.

Napětí 1 V znamená, že při přesunu náboje 1 C vykoná elektrické pole práci 1 J.

Napětí 12 V při přesunu 1 C vykoná práci 12 J.

Větší napětí vykoná větší práci…

Analogie se spojenými nádobami.

Př. 2: Přiřaďte uvedené veličiny k šipkám a odhadněte analogické veličiny elektrické:

Větší rozdíl hladin způsobí, že při přenesení stejného objemu vody, vykoná vodní soustava více práce.

průtok

rozdíl hladin

výšky hladin

objem vody

škrtící ventil

Př. 3: V čem je výhodnější baterie 4,5 V oproti článku 1,5 V?

Vztah jsme odvodili při posunutí náboje ve směru elektrických siločar v homogenním poli.

V jiných případech je výpočet složitější.

Napětí se vždy určuje (počítá, měří) mezi dvěma body.

Napětí nezávisí na velikosti náboje.

dEU

Jednotka napětí: volt

Jednotka intenzity: volt na metr

(používanější než N ∙ C-1 )

Sbírka úloh – úlohy 5.25, 5.26, 5.31 až 5.36

5.25 Působením elektrické síly se přemístí částice s nábojem 10 C v homogenním elektrickém poli o intenzitě 104 V ∙ m–1

po dráze 10 cm. Jakou práci síla vykoná, působí-li a) ve směru intenzity pole, b) kolmo ke směru intenzity pole?

VC

J

Q

WU

m

V

d

UE

5.26 Přenesením náboje 5 C z uzemněné vodivé desky na kladně nabitou desku byla vykonána práce 1 J. Desky jsou rovnoběžné a jejich vzdálenost je 20 cm. Určete směr a velikost intenzity elektrického pole mezi deskami.

5.31 Při přenesení náboje 0,25 C mezi dvěma izolovanými vodiči byla vykonána práce 10–3 J. Jaké je elektrické napětí mezi vodiči?

5.32 Mezi rovnoběžnými vodivými deskami, jejichž vzdálenost je 10 cm, bylo naměřeno napětí 1 000 V. Určete: a) velikost intenzity elektrického pole mezi deskami, b) práci, kterou vykoná elektrická síla při přenesení náboje 1 C z jedné desky na druhou desku.

1.5 Potenciální energie v elektrickém poli, elektrický potenciál

Podobnost s potenciální energií tíhového pole - je nulová na zemi, zmenšuje se padá-li těleso k zemi atd. Pochopení potenciální energie Země a její souvislosti s konáním práce je zásadní.

Potenciální energie bodového náboje závisí na jeho poloze v elektrostatickém poli. Značíme ji Ep.

Potenciální energie je skalární veličina (Její označení podobné intenzitě může být matoucí).

+ -

+A B C

Za místo s nulovou potenciálníenergií bereme zemi nebotělesa vodivě spojená se zemí(poloha C).

V poloze A má náboj větší potenciální energii než v B.(Elektrické pole může konat práci.)

Při pohybu ve směru působení elektrostatické síly se jeho potenciální energie zmenšuje, při pohybu proti elektrostatické síle se zvětšuje.

+ -

+

A B C

Fe

Práce při přemístění náboje z A do B vykonaná elektrickou

silou je rovna úbytku potenciální energie:

Vydělíme nábojem:

Podíl potenciální energie Ep bodového náboje v určitémmístě elektrického pole a tohoto náboje q nazývámeelektrický potenciál v daném bodě pole.

+ -

+Fe

A B

pBpAAB EEW

q

E

q

E

q

W pBpAAB

q

Ep

Napětí mezi dvěma body elektrického pole je rovno rozdílu jejich potenciálů.Jednotkou elektrického potenciálu je volt.

Intenzita je síla na jednotkový náboj.

Napětí je práce na jednotkový náboj.

Potenciál je potenciální energie na jednotkový náboj.

BAABU

5.27 Při přenesení náboje 50 C z místa nulového potenciálu na izolovaný vodič byla vykonána práce 0,2 J. Jaký potenciál má vodič vzhledem k zemi?

5.28 Jakou práci vykoná elektrická síla při přemístění náboje 12 C mezi dvěma body elektrického pole, mezi nimiž je potenciální rozdíl 500 V?

5.29 Vodič A má vzhledem k zemi elektrický potenciál +120 V, vodič B potenciál –80 V. Jak velký elektrický náboj přeneseme z vodiče B na vodič A, jestliže vykonáme práci 2 .10–4 J?

Ekvipotenciální plochy

Hladiny stejného potenciálu jsou ekvipotenciální plochy kolmé k siločarám intenzity.

V homogenním poli jsou ekvipotenciální plochy rovnoběžné s deskami.

Platí zde:

Při pohybu náboje ve směru plochy, kolmo na intenzitu se nekoná práce, nemění se potenciální energie.

d

UE dEU

Př. 1: Podle uvedené definice zakresli a popiš ekvipotenciální plochy radiálního pole.

5.30 Elektrický bodový náboj Q vytváří elektrické pole, jehož ekvipotenciální hladiny jsou zakresleny na obr. Určete práci, kterou vykoná elektrická síla při přemístění náboje 1 C a) z bodu A do bodu B, b) z bodu A do bodu C.

1.6 Elektrické náboje nabitého vodivého tělesa

(u bodového náboje zanedbáváme rozměry, u tělesa ne)

Dáme-li doprostřed vodiče 2 elektrony, budou se odpuzovat.

Náboj na tělese kulového tvaru se ze stejného důvodu rozmístí na povrchu vodivého tělesa, a to v jedné nebo dvou vrstvách.

- -

- -

Uvnitř tělesa je pak intenzita nulová.

Nezáleží, zda je koule plná nebo dutá.

Vodivé nabité těleso, které má elektrický náboj pouze na svém povrchu, se nazývá Faradayova klec.

Význam: ochrana před bleskem - automobil, plechová bouda na horách, stínění vodičů s televizním signálem…

-

-

-

--

-

--

Na tělese kulového tvaru je náboj rozložen rovnoměrně.Na nepravidelném tělese je plošná hustota náboje rozložena nepravidelně (nejvíce na hranách a hrotech, nejméně v dutinách).

Pokus: sršení náboje

-

-

-

--

-

--

-- -

1.7 Vodič v elektrickém poli – elektrostatická indukce

Pokus s kutálející se plechovkou v el. poli.

Elektrostatická indukce je děj, ke kterému dojde při umístění izolovaného kovového vodiče do elektrického pole.

Vznikne dočasné elektrické pole i ve vodiči a způsobí pohyb volných elektronů.

Jedna strana vodiče se nabije kladně a druhá záporně.

1.8 Izolant v elektrickém poli – polarizace

Jednoduchý pokus – prach, papírky apod. jsou přitahovány el. polem.

Vložíme-li do elektrického

pole izolant (dielektrikum),

dojde k polarizaci dielektrika.

Uvnitř atomu se např. posunou jádra a elektrony…

Intenzita elektrického pole uvnitř dielektrika se r – krát

zmenší.

1.9 Kapacita vodiče, kondenzátor

Připojíme-li osamocený vodič ke svorce stejnosměrného el. zdroje, na kterém se udržuje trvale potenciál (napětí), přejde určité množství náboje na tento vodič.

Čím větší potenciál připojíme, tím bude na vodiči větší náboj - přímá úměra:

Konstanta úměrnosti C se nazývá kapacita a je fyzikální veličina. Závisí např. na ploše – viz. deskový kondenzátor.

Pro kapacitu pak platí:

Její jednotkou je farad F. Používá se F, nF, pF

CQ

QC

Př. 1: Urči náboj, který se shromáždí uvnitř kondenzátoru o kapacitě 2200 F pokud ho nabijeme na potenciál 16 V.

Př. 2: Urči potenciál, na který bychom museli nabít kondenzátor o kapacitě 2200 F , aby se v něm nashromáždil náboj 1 C.

Pozn.: 1 farad je obrovská kapacita podobně jako 1 coulomb.

Kondenzátory

Typy: otočné vzduchové, papírové svitkové…

Využití: fotografický blesk, paměť v počítačích, časovače...

Deskový kondenzátor je soustava dvou plochých vodičů (plíšků) oddělených od sebe vrstvou dielektrika - vzduch, slída, papír apod.

Náboje na deskách kondenzátoru o plošném obsahu S jsou přímo úměrné napětí mezi deskami, které jsou ve vzdálenosti d.

Kapacita deskového kondenzátoru s dielektrikem:

U

E+ -

d

S

U

QC r0

d

S je účinná plocha, tj. plocha překrývajících se částí, čehož se využívá ke změně kapacity otočného kondenzátoru.

5.48 Určete kapacitu deskového vzduchového kondenzátoru, jehož obdélníkové desky o rozměrech 20 cm a 30 cm jsou ve vzájemné vzdálenosti 6 mm.

5.49 Určete kapacitu deskového kondenzátoru s účinnou plochou desek 200 cm2 se slídovým dielektrikem při vzájemné vzdálenosti desek 3 mm. Relativní permitivita dielektrika εr = 6.

Sbírka úloh – úlohy 5.43 až 5.52

Paralelní zapojení kondenzátorů

Dva paralelně spojené kondenzátory mají výslednou kapacitu:

C = C1 + C2

Napětí je všude stejné:U = U1 = U2 = konst.

A protože ,

po dosazení do prvního vztahu:

dostáváme: Q = Q1 + Q2

U

QC

U

Q

U

Q

U

Q 21

Př. 3 Jaká je celková kapacita dvou kondenzátorů o stejné kapacitě 400 pF spojených paralelně? Jaké náboje budou na jednotlivých kondenzátorech, jestliže je připojíme na napětí 24 V?

Př. 4: Tři kondenzátory o kapacitách 2 nF, 3 nF a 6 nF spojíme paralelně. Určete a) výslednou kapacitu tohoto spojení, b) náboje na jednotlivých kondenzátorech, jsou-li připojeny na napětí 300 V.

Př. 3 Jaká je celková kapacita dvou kondenzátorů o kapacitě 0,2 nF a 0,4 nF spojených paralelně? Jaké náboje budou na jednotlivých kondenzátorech, jestliže je připojíme na napětí 12 V?

Sériové zapojení kondenzátorůNapětí se rozděluje:

U = U1 + U2

Na každém kondenzátoru budestejný náboj a celkový nábojje stejný jako náboje na každém kondenzátoru.

Q = Q1 = Q2

Po dosazení za napětí:

Dva sériově spojené kondenzátory mají výslednou kapacitu: Na kondenzátoru s menší kapacitou, musí být větší napětí (neboť Q = C U).

21

111

CCC

21 C

Q

C

Q

C

Q

5.54 Jaké kapacity můžeme získat spojením dvou kondenzátorů o stejné kapacitě 500 pF?

5.56 Tři kondenzátory o kapacitách 2 nF, 3 nF a 6 nF spojíme sériově. Určete a) výslednou kapacitu tohoto spojení, b) napětí na jednotlivých kondenzátorech, je-li celá baterie připojena na napětí 300 V.

5.57 Určete výslednou kapacitu tří kondenzátorů spojených podle schématu.

Energie elektrického pole nabitého kondenzátoru

Při nabíjení a vybíjení kondenzátoru dochází k pohybu náboje. Elektrické síly zdroje konají práci při nabíjení, nabitý kondenzátor má elektrickou energii a při vybití koná kondenzátor stejně velkou elektrickou práci.

Př. 4: Nabitý kondenzátor fotoblesku o kapacitě 800 F má napětí 500 V. Jaká energie se spotřebuje při záblesku, jestliže se kondenzátor plně vybije?

2

2

1CUE

1.10 Elektrostatika v praxi

Zelektrování těles se provádí mechanickým třením nestejnorodých látek. Příklady, kdy takto vzniklý náboj přináší technické problémy či nebezpečí:o Přečerpávání těkavých a hořlavých látek - nahromaděný náboj může způsobit výbuch nebo požár.o Běžící řemeny, dopravníkové pásy, textilie.o Pohyb letadel - při průletu mrakem zůstává na kovové kostře záporný náboj.o Statická elektřina může zničit elektroniku apod.

Naopak elektrostatiku můžeme využívat: laserové kopírky a tiskárny, odlučovače, elektrostatické nanášení barev.

Elektrostatický odlučovač

Jedním z typů odlučovačů prachu je v podstatě uzemněná kovová roura, kterou prochází čištěný plyn. V ose je izolovaně upevněn napnutý ocelový drát připojený ke zdroji o napětí až -100 kV.

Prachové částice jsou silně přitahovány k drátu, dotykem s ním se souhlasně zelektrují a následně jsou jím odpuzovány a naopak přitahovány ke stěnám roury (99 % popílku). Odtud se pak občas mechanicky sklepávají do zásobníku.

Laserová kopírka

Kovový válec s vrstvou polovodiče na povrchu je nabit z korony. V místě, kde má být na papír vytištěn nějaký znak, je válec osvícen laserem (deflektor propouští nebo nepropouští světlo), tím dojde ke snížení odporu polovodiče a náboj z povrchu se vybije do středu válce.

Toner, což je suchý jemný prášek, je vlivem otáčení válce nabit na stejnou polaritu jako povrch válce a přilne k němu pouze na místech, kde byl odstraněn náboj.

Papír je nabit opačným nábojem než povrch válce a toner. Následně je toner vlivem vysoké teploty okolo 180˚C roztaven a zapečen do papíru.

Elektrostatické stříkání

Barva ve stříkací pistoli prochází silným elektrickým polem. Všechny částice barvy se v něm nabijí záporným nábojem, vzájemně se odpuzují a vytvářejí kužel kapiček stříkané barvy.

Kladným protějškem je uzemněný díl, na který se má nanést barva. Nabité částice se pohybují ve směru siločar elektrostatického pole a s minimálními ztrátami se zachycují na povrchu stříkaného předmětu.

Elektrostatickým nanášením barev se dosáhne vysoké kvality nátěru.

Použitá literatura a zdroje:

[1] Doc. RNDr. Oldřich Lepil, CSc., PaedDr. Přemysl Šedivý: Fyzika pro gymnázia – Elektřina a magnetismus, Prometheus, Praha 2001

[2] Doc. RNDr. Oldřich Lepil, CSc., RNDr. Milan Bednařík, CSc., doc. RNDr. Miroslava Široká, CSc.: Fyzika – Sbírka úloh pro střední školy, Prometheus, Praha 2010

[3] Mgr. Jaroslav Reichl: Klíč k fyzice, Albatros, Praha 2005

[4] Mgr. Jaroslav Reichl, www.fyzika.jreichl.com

[5] Mgr. Martin Krynický, www.realisticky.cz

[6] Česká televize, pořad Rande s Fyzikou

Autor prezentace a ilustrací:

Ing. Jakub Ulmann

Fotografie použité v prezentaci:

Na snímku 1: Ing. Jakub Ulmann

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Static_slide.jpg?uselang=cs

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Electroscope.png