ŁADUNKI ELEKTRYCZNE
Elektrostatyka to dziedzina fizyki zajmująca się oddziaływaniami pomiędzy nieruchomymi ładunkami elektrycznymi. Oddziaływania te zwane są elektrostatycznymi. Elektrostatyka rozpatruje też ładunki poruszające się, o ile pomija się wszystkie efekty wynikające z ruchu ładunków z wyjątkiem zmiany ilości ładunku.
Ładunek elektryczny ciała (lub układu ciał) – fundamentalna własność materii przejawiająca się w oddziaływaniu elektromagnetycznym ciał obdarzonych tym ładunkiem. Ciała obdarzone ładunkiem mają zdolność wytwarzania pola elektromagnetycznego oraz oddziaływania z tym polem. Oddziaływanie ładunku z polem elektromagnetycznym jest określone przez siłę Lorentza i jest jednym z oddziaływań podstawowych. Ładunek elektryczny ciała może być dodatni lub ujemy. Dwa ładunki jednego znaku odpychają się, a pomiędzy ładunkiem dodatnim i ujemnym działa siła przyciągająca. Ładunki elektryczne są skwantowane, elektronowi przypisano elementarny ładunek ujemny, protonowi dodatni. Oddziaływania naładowanych cząstek elementarnych bada elektrodynamika kwantowa, opisuje się je za pomocą wymiany fotonu. Często używa się skrótowego pojęcia ładunek elektryczny dla ciała obdarzonego ładunkiem elektrycznym. Uporządkowany ruch ładunków elektrycznych nazywany jest prądem elektrycznym.
Oddziaływanie z innymi ładunkami.Prawo Coulomba mówi, że siła wzajemnego oddziaływania dwóch punktowych ładunków elektrycznych jest wprost proporcjonalna do iloczynu tych ładunków i odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości między nimi.
Wartość F oddziaływania dwóch ładunków punktowych lub posiadających symetrię sferyczną q1 i q2 jest wprost proporcjonalna do wielkości każdego z ładunków i odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości między nimi r. Można to przedstawić za pomocą wzoru:
w którym:
k – to współczynnik proporcjonalności. Jeżeli ładunki są jednoimienne, oddziaływanie jest odpychaniem. W przypadku ładunków różnoimiennych ładunki przyciągają się.
Oddziaływanie z polem elektrycznym.
Ładunki wytwarzają pole elektryczne. Wartość natężenia pola elektrycznego w otoczeniu ładunku punktowego Q wyraża się przez:
Oddziaływanie z polem elektrycznym.
Ładunki wytwarzają pole elektryczne. Wartość natężenia pola elektrycznego w otoczeniu ładunku punktowego Q wyraża się przez:
Sposoby elektryzowania ciał:
Elektryzowanie przez pocieranie
Elektryzowanie polega na pocieraniu jednego ciała o drugie, następuje także w wyniku zetknięcia początkowo nienaelektryzowanych ciał i rozdzielenie ich, występuje także podczas uderzenia kropli cieczy na ciało stałe.
Elektryzowanie przez zetknięcie
Elektryzowanie przez indukcję
Ciało można też naelektryzować przez indukcję (wpływ). Ten sposób elektryzowania polega na zbliżeniu do elektryzowanego ciała innego ciała naelektryzowanego. Jeżeli w elektryzowanym ciele wytworzone ładunki nie zostaną przeniesione na inne ciała lub będą mogły powrócić do poprzednich miejsc, to po oddaleniu ciała naelektryzowanego pole elektrostatyczne ciała zanika.
Elektryczność statyczna
Elektryczność statyczna jest to zespół zjawisk towarzyszących pojawieniu się niezrównoważonego ładunku elektrycznego na materiałach o małej przewodności elektrycznej (dielektrykach, materiałach izolacyjnych) lub na odizolowanych od Ziemi obiektach przewodzących (np. ciele człowieka, elementach urządzeń, itp.). Ładunki te wytwarzają wokół siebie pole elektrostatyczne o natężeniu tym większym, im większa jest wartość ładunku.
Zagrożenia elektrycznością statyczną
Zagrożenia elektrycznością statyczną są spowodowane bezpośrednim oddziaływaniem pola elektrycznego wytwarzanego przez naelektryzowane obiekty lub oddziaływaniem wyładowań elektrostatycznych. Wyróżnia się trzy rodzaje zagrożeń:
• niekorzystne oddziaływanie na człowieka
• zakłócenia procesów technologicznych
• pożarowo-wybuchowe.
Ochrona odgromowa
Ochrona odgromowa to inaczej ochrona przed wyładowaniami elektrycznymi w powietrzu (piorunami). Zadaniem urządzeń odgromowych jest ochrona życia i zdrowia ludzi oraz ich mienia przed niszczącym działaniem wyładowań atmosferycznych. Pierwsze i do dziś używane piorunochrony wykorzystują zasadę działania opracowaną przez Franklina i Faradaya. Wyładowanie powstaje w wyniku różnicy potencjałów między chmurami a ziemią, nagromadzony ładunek przeskakuje po elementach o najmniejszym oporze elektrycznym. Chcąc uniknąć jego niszczącego przepływu przez części budynków, należy umożliwić mu swobodny przepływ do ziemi po specjalnie w tym celu zaprojektowanej instalacji odgromowej.
Piorunochron składa się z części nadziemnej i podziemnej:
część nadziemna - są to zwody pionowe lub poziome, umocowane nad chronionym obiektem, i przewody odprowadzające;
część podziemna składa się z przewodów uziemiających oraz uziomów: naturalnych - zespołu przedmiotów metalowych lub żelbetowych umieszczonych w gruncie w celu innym niż uziemienie, np: zbrojenia części podziemnych budynków, metalowe rurociągi itp,
sztucznych - prętów lub płaskowników stalowych ocynkowanych lub pomiedziowanych: punktowych, otokowych lub ich kombinacji.Zadaniem zwodów jest przejęcie na siebie wyładowania atmosferycznego, zadaniem przewodów odprowadzających jest przekazanie go do uziomu. Rolą uziomu jest doprowadzenie energii wyładowania do ziemi i jej rozproszenie.
COPYRIGHT © FIZYKA W SZKOLE PODSTAWOWEJ