Elektricitet - WordPress.com

Kapitel 9: Elektricitet
Elektrisk laddning
Coulombs lag
Atomens uppbyggnad
• Kärna med protoner
• Hölje av elektroner
• Elektriskt neutral
Men vid gnidning...
• Ett föremål får ett överskott på elektroner
Negativt laddat
• Ett föremål får ett underskott på elektroner
Positivt laddat
Elektriska krafter
+
-
+
+
-
-
Attraherar
Repellerar
Tänk till!
En glasstav gnids mot en bit tyg.
Glasstaven attraherar sedan en plaststav.
Hur skulle tygbiten och plaststaven påverka varandra?
Tänk till!
Ibland när du borstar håret kan du se att hårstråna spretar
isär och dras till borsten.
Förklara varför
Coulombs lag
Kraften mellan två laddningar 𝑄1 och 𝑄2 på avstånd r
beskrivs som:
𝐹=
9
2
𝑄1 𝑄2
𝑘 2
𝑟
k = 8,99 · 10 Nm/𝐶 (i vakuum)
𝐹=
Coulombs lag
𝑄1 𝑄2
𝑘 2
𝑟
k = 8,99 · 109 Nm/𝐶 2 (i vakuum)
𝑄1
𝑄2
𝑟
• Kraftens storlek beror på
laddningarnas storlek och
avståndet r
• Kraften är lika stor på båda
laddningarna
• Kraftens riktning beror på
laddningarnas tecken
Till sist
• Elektrisk laddning har beteckningen Q
• Enhet för laddning är Coulomb, C
• Elementarladdningen 𝒆 = 𝟏, 𝟔𝟎 · 𝟏𝟎−𝟏𝟗 𝐂
• Laddningen hos en proton är lika stor men positiv
Sammanfattning
• Negativt laddat: överskott på elektroner
• Positivt laddat: underskott på elektroner
• Elektrisk laddning kan inte skapas eller försvinna. Summan av
laddningarna är bevarad.
• Olika laddning dras till varandra – attraherar
• Lika laddning stöter bort varandra – repellerar
Coulombs lag: 𝐹
•
=
𝑄1 𝑄2
𝑘 2 , k = 8,99 · 109 Nm/𝐶 2
𝑟
Starter
Uppgift 9.08
Fullborda nedanstående figur med kraftpilar i samma skala som i figur A
www.menti.com
Code: 96 26 75
Elektriska fält
• Område där elektriska krafter verkar på laddningar
• Fältlinjerna är riktade åt det håll som kraften på en
positiv testladdning 𝑞0 skulle ha
• Fältet är riktat utåt från en positiv laddning
• Fältet är riktat inåt mot en negativ laddning
Om det finns flera laddningar i närheten bestäms fältlinjerna
av resultanten till de båda coulombkrafter som en
testladdning skulle påverkas av
Elektrisk fältstyrka
Beteckning E
Definition: Elektrisk kraft per laddning
𝐹
𝐸=
𝑞
Enhet för elektrisk fältstyrka är newton per coulomb N/C
Elektrisk fältstyrka
Uppgift 9.10
Homogent
elektriskt fält
Elektriska fältstyrkan har samma riktning och storlek överallt
• Laddningen
påverkas av en
elektrisk kraft.
• Laddningen
förflyttas.
• Den elektriska
kraften utför då
ett arbete W
Spänning
Definition: Arbete per laddning
Storhet
Symbol
Enhet
Spänning
U
Volt (V)
Arbete: 𝑊 = 𝐹 ∙ 𝑠
Arbete: 𝑊 = 𝐸 ∙ 𝑞 ∙ 𝑠
Kraft: 𝐹 = 𝐸 ∙ 𝑞
Spänning: 𝑈 =
𝑊
𝑞
=
𝐸∙𝑞∙𝑠
𝑞
=𝐸∙𝑠
Fältstyrka i ett homogent elektriskt fält
𝑈 =𝐸∙𝑠
𝐸=
𝑈
𝑠
s
Fältstyrka i ett homogent elektriskt fält
Exempel 4 sida 259
𝑈 = 180 V
𝑠 = 0,025 m
2,5
cm
2 cm
Hur stor är kraften som påverkar elektronen?
Fältstyrka i ett homogent elektriskt fält
Exempel 4 sida 259
𝑈 = 180 V
𝑠 = 0,025 m
𝐸=
𝐸=
𝑈
𝑠
𝐹
𝑞
𝐹
𝑞
=
𝑈
𝑠
𝐹=
𝑈∙𝑞
𝑠
=
180∙1,60∙10−19
N=1,2 ·10−15 N
0,025
Hur stor är kraften som påverkar elektronen? 1,2 ·10−15 N
Sammanfattning
Storhet
Symbol
Enhet
Spänning
U
Volt (V)
𝑈=
𝑊
𝑞
𝐸=
𝑈
𝑠
=𝐸∙𝑠
Elektriska fältstyrkan har samma riktning och storlek överallt i ett
homogent elektriskt fält