Fizyka LO Turek
Start
Nauczyciele
Nauczanie
Konkursy
Ciekawostki
Aktualności
Astronomia
Struktura materii
Doświadczenia domowe
Testy z fizyki
Spis treści i wyszukiwarka
Hosted by:
W kręgu fizyki LO Turek
Elektrostatyczna rywalizacja
W polu elektrostatycznym naelektryzowanych kulek A znajdują się w tej samej odległości kulki B i C o tej samej masie. Co można powiedzieć o oddziaływaniach kulek jeżeli kulka B jest metalowa, a kulka C jest z dielektryka?
kulki kulki B i C są przyciągane taką samą siłą elektrostatyczną przez kulkę A

kulka B jest silniej przyciągana przez kulkę A niż kulka C

kulka C jest silniej przyciągana przez kulkę A niż kulka B

kulki A, B i A, C nie oddziaływują

nie wiem, wyświetl podpowiedź
linia

Rozwiązanie

Kulki B i C zostaną chwilowo naelektryzowane na zasadzie indukcji elektrostatycznej.
kulka metalowa W przypadku kulki metalowej czyli B sprawa jest prosta. Gdy znajdzie się ona w pobliżu kuli naładowanej dodatnio to swobodne elektrony z prawej strony przemieszczą się na lewą. Z prawej strony pozostają ładunki dodatnie, a z lewej ujemne.
Dielektryki nie mają ładunków swobodnych, wszystkie elektrony są mocno związane z macierzystymi jądrami. Liczba ładunków dodatnich w jądrze atomu i elektronów na powłokach jest jednakowa, a ich rozkład powoduje, że pole elektryczne wytworzone przez ładunki dodatnie i ujemne na zewnątrz atomu wzajemnie się znoszą. Jeśli dielektryk znajdzie się w zewnętrznym polu elektrostatycznym to nastąpi polaryzacja. Rozróżnia się trzy rodzaje polaryzacji: zorientowaną, elektronową i jonową.
kulka z dielektryka 1o Polaryzacja zorientowana jest gdy mamy dielektryk polarny to znaczy składa się on z cząsteczek o budowie niesymetryczne i wtedy są one dipolami czyli wytwarza własne pole także w nieobecności zewnętrznego pola elektrycznego. Ze względu na różny sposób ułożenia tych cząsteczek w przestrzeni, pola te znoszą się, jeśli dielektryk nie znajduje się w zewnętrznym polu. Umieszczenie go w tym polu powoduje obrót cząsteczek i powstawanie własnego pola.
2o W dielektrykach zbudowanych z atomów lub cząsteczek symetrycznych siły elektryczne w zewnętrznym polu działają na ładunki dodatnie w jedną stronę, a na ładunki ujemne w drugą stronę. Powoduje to przemieszczenie ich w obrębie atomu. Rozkład ładunków w atomie ulega więc zmianie, w rezultacie czego z jednej strony przeważa ładunek dodatni, a z drugiej ujemny. Jest to polaryzacja elektronowa.
przyciąganie się kulek 3oPolaryzacja jonowa np. w soli kuchennej występuje w kryształach jonowych i polega na przesunięciu dodatnich jonów sieci krystalicznej w kierunku zgodnym z kierunkiem zewnętrznego pola elektrycznego, a jonów ujemnych w kierunku przeciwnym.
Teraz wyjaśnimy mechanizm przyciągania kulek. Wyindukowane ładunki ujemne będą przyciągane przez kulę naładowaną. Ładunki dodatnie będą co prawda odpychały się ale odległość między nimi jest większa i zgodnie z prawem Coulomba siła będzie mniejsza. Siła przyciągania jest więc większa od odpychającej i nastąpi przyciągnięcie. W metalach powstaje silniejsze pole, takie, że wypadkowe pole jest równe zero, dielektryki jedynie osłabiają to pole. Kulka metalowa B będzie więc silniej przyciągana niż C z dielektryka.
powrót do pytań