Најважније из лекције
Еквипотенцијална површ: Површ истог потенцијала; линије поља су увек нормалне на њу.
Поље равног кондензатора: \( E = \frac{U}{d} \) (јачина поља је сразмерна напону, а обрнуто сразмерна растојању плоча).
Муња: Светлосно електрично пражњење настало услед електричног пробоја ваздуха изазваног раздвајањем наелектрисања (облак–облак или облак–тло).
Гром: Звучни талас услед наглог загревања ваздуха; касни за муњом приближно \(3\text{ s}\) за сваки километар удаљености.
Поље равног кондензатора: \( E = \frac{U}{d} \) (јачина поља је сразмерна напону, а обрнуто сразмерна растојању плоча).
Муња: Светлосно електрично пражњење настало услед електричног пробоја ваздуха изазваног раздвајањем наелектрисања (облак–облак или облак–тло).
Гром: Звучни талас услед наглог загревања ваздуха; касни за муњом приближно \(3\text{ s}\) за сваки километар удаљености.
Еквипотенцијална површ је површина чије све тачке имају исти електрични потенцијал.
Линије силе електричног поља увек су нормалне на еквипотенцијалне површи. Ово правило важи за сва електрична поља.
Напон кондензатора (\(U\)) представља разлику електричног потенцијала између његове позитивно и негативно наелектрисане плоче.
\[ E = \frac{U}{d} \]
\(E\) – јачина електричног поља \([\text{V/m}]\)
\(U\) – напон на кондензатору \([\text{V}]\)
\(d\) – растојање између плоча \([\text{m}]\)
\(U\) – напон на кондензатору \([\text{V}]\)
\(d\) – растојање између плоча \([\text{m}]\)
Ако је напон између плоча кондензатора \(U = 200\text{ V}\), а растојање међу њима \(d = 0{,}02\text{ m}\) (\(2\text{ cm}\)), јачина хомогеног електричног поља између плоча износи:
\[ E = \frac{200\text{ V}}{0{,}02\text{ m}} = 10\,000\text{ V/m} \]
Колики је напон између плоча равног кондензатора ако је јачина електричног поља \(500\text{ V/m}\), а растојање између плоча \(4\text{ cm}\)?
Претварањем јединица: \(d = 4\text{ cm} = 0{,}04\text{ m}\).
Из формуле \(E = \frac{U}{d}\) следи: \[ U = E \cdot d = 500\text{ V/m} \cdot 0{,}04\text{ m} = 20\text{ V} \] Одговор: Напон између плоча износи \(20\text{ V}\).
Из формуле \(E = \frac{U}{d}\) следи: \[ U = E \cdot d = 500\text{ V/m} \cdot 0{,}04\text{ m} = 20\text{ V} \] Одговор: Напон између плоча износи \(20\text{ V}\).
Током олује долази до наелектрисавања облака тако да се његов доњи део наелектрише негативно, а горњи део позитивно.
Негативно наелектрисање са доњег дела облака одбија негативна наелектрисања у површинском слоју Земље, због чега на тлу испод облака остаје вишак позитивног наелектрисања.
Између супротно наелектрисаних делова облака (или између облака и тла) настаје снажно електрично поље. Када јачина поља достигне критичну вредност, ваздух престаје да буде изолатор и постаје проводник (долази до електричног пробоја).
Муња је краткотрајно електрично пражњење (ток наелектрисања) између два дела истог облака, између два облака или између облака и површине Земље, праћено емисијом светлости.
Муње које ударају у тло су веома опасне. Током грмљавинских непогода треба избегавати отворене просторе и стајање у близини усамљених или високих објеката (нпр. дрвећа).
Гром је звучни талас који настаје услед наглог пораста температуре и притиска ваздуха у каналу кроз који пролази муња.
Кашњење грома за муњом јавља се зато што се светлост креће неупоредиво брже (\(\approx 300\,000\text{ km/s}\)) од звука у ваздуху (\(\approx 340\text{ m/s}\)).
Звуку је потребно око 3 секунде да пређе растојање од 1 километра у ваздуху.
Ако након опажања муње чујемо гром после 6 секунди, олуја је удаљена:
\[ d \approx \frac{6\text{ s}}{3\text{ s/km}} = 2\text{ km} \]
Задаци за вежбање
Задатак 1 (лак): Колика је јачина електричног поља у равном кондензатору ако је напон на његовим плочама \(300\text{ V}\), а растојање између плоча \(0{,}03\text{ m}\)?
Примењујемо формулу за јачину поља равног кондензатора:
\[ E = \frac{U}{d} = \frac{300\text{ V}}{0{,}03\text{ m}} = 10\,000\text{ V/m} \]
Одговор: Јачина електричног поља је \(10\,000\text{ V/m}\).
Задатак 2 (средњи): Посматрач је видео блесак муње, а гром је зачуо након \(12\text{ s}\). На којој удаљености од посматрача је дошло до пражњења?
Како звук прелази пут од \(1\text{ km}\) за приближно \(3\text{ s}\):
\[ d = \frac{t}{3\text{ s/km}} = \frac{12\text{ s}}{3\text{ s/km}} = 4\text{ km} \]
Одговор: Муња је севнула на удаљености од приближно \(4\text{ km}\).
Задатак 3 (тежи): Растојање између плоча кондензатора износи \(5\text{ mm}\), а јачина електричног поља је \(2\,000\text{ V/m}\).
а) Колики је напон на плочама кондензатора?
б) Колика би била јачина електричног поља ако би се растојање између плоча повећало на \(10\text{ mm}\), док напон остаје непромењен?
а) Колики је напон на плочама кондензатора?
б) Колика би била јачина електричног поља ако би се растојање између плоча повећало на \(10\text{ mm}\), док напон остаје непромењен?
Претварамо јединице: \(d_1 = 5\text{ mm} = 0{,}005\text{ m}\), \(d_2 = 10\text{ mm} = 0{,}010\text{ m}\).
а) Напон на кондензатору рачунамо као: \[ U = E_1 \cdot d_1 = 2\,000\text{ V/m} \cdot 0{,}005\text{ m} = 10\text{ V} \] б) За ново растојање \(d_2\) и исти напон \(U = 10\text{ V}\): \[ E_2 = \frac{U}{d_2} = \frac{10\text{ V}}{0{,}010\text{ m}} = 1\,000\text{ V/m} \] Одговор: Напон износи \(10\text{ V}\), а нова јачина поља је \(1\,000\text{ V/m}\) (поље се смањило двоструко).
а) Напон на кондензатору рачунамо као: \[ U = E_1 \cdot d_1 = 2\,000\text{ V/m} \cdot 0{,}005\text{ m} = 10\text{ V} \] б) За ново растојање \(d_2\) и исти напон \(U = 10\text{ V}\): \[ E_2 = \frac{U}{d_2} = \frac{10\text{ V}}{0{,}010\text{ m}} = 1\,000\text{ V/m} \] Одговор: Напон износи \(10\text{ V}\), а нова јачина поља је \(1\,000\text{ V/m}\) (поље се смањило двоструко).
