ELEKTRICKÉ POLE

Již jsme se zmínili o mechanickém působení elektrických nábojů, tedy o přitahování a odpuzování předmětů. Tyto jevy má na svědomí elektrické silové pole. Jestliže budeme mít například kladně nabité těleso (nebo kladný pól zdroje stejnosměrného proudu) a budeme se k němu přibližovat s malým kladně nabitým předmětem, budou se obě tělesa odpuzovat a my budeme muset vykonat práci, abychom překonali odpor. Jestliže přestaneme na menší předmět působit a neupevníme ho, bude vytlačen elektrickým silovým polem většího tělesa. Elektrické pole tak vykoná stejně velkou práci, jakou jsme předtím dodali menšímu předmětu my. Z toho je vidět, že elektrické poleenergii.
Silové pole je jedním z projevů hmoty. Protože vše, co je hmotné, lze nějakým způsobem měřit, lze měřit i intenzitu pole vytvořeného statickou elektřinou. Při tomto měření se používá elektroskop.

Elektroskopy

Elektroskop je jednoduché zařízení, které využívá vzájemného odpuzování stejně nabitých předmětů. Jestliže se dotkneme elektroskopu elektricky nabitým předmětem, vyrovná se mezi nimi elektrický náboj, elektroskop se elektricky nabije. Volně zavěšené lístky z vodivého materiálu se od sebe rozestoupí tím více, čím větší elektrický náboj jsme do elektroskopu dodali. Takový elektroskop se nazývá lístkový. Stejný jev nastane také v případě, kdy elektricky nabité těleso umístíme v blízkosti elektroskopu.

VZNIK STATICKÉ ELEKTŘINY

Jestliže se o sebe třou různě vodivé látky, může vznikat elektrostatický náboj. To si můžeme dokázat přímo klasickým školním pokusem, při kterém se tře ebonitová tyč (ebonit je tvrzená pryž) s liščím ohonem. Jestliže se pak ebonitovou tyčí dotkneme elektroskopu, lístky se rozestoupí. Tím se nám podařilo dokázat, že jsme ebonitovou tyč elektricky nabili.
Projevy statické elektřiny můžeme často pozorovat například při pročesávání vlasů hřebenem z vhodné látky. Pokud slyšíme slabé praskání, pak to jsou zvukové projevy malých elektrických výbojů. Běžně se s projevy statické elektřiny setkáváme i při oblékání moderních svetrů vyrobených z umělých vláken.
Statická elektřina vzniká také při některých průmyslových činnostech, například při výrobě textilu nebo papíru. Proto jsou v papírnách uzemněné železné hřebeny, které svádějí takto vznikající statickou elektřinu do země. Jinak by mohlo dojít k elektrickému výboji a tím i k požáru.

Siločáry v rovině

SILOČÁRY

Tvar elektrického pole se pro názornost zobrazuje siločarami. To jsou linie, po kterých by se pohybovala tělesa uvedená do pohybu elektrickým silovým polem. Tvar siločar v prostoru můžeme zjistit pomocí papírových chocholů. Je to velmi jednoduchý pokus, který si nyní popíšeme.
Pro pokus potřebujeme mít dva stojánky, které jsou elektricky vodivé a spočívají na elektricky nevodivém podstavci. Jestliže na jeden stojánek přivedeme dotykem nabitého předmětu elektrický náboj, papírové chocholy se od sebe rozestoupí a směřují rovnoměrně na všechny strany.

Jestliže však umístíme oba stojánky blízko sebe a přivedeme na ně opačné náboje, uvidíme, že většina siločar z každého stojánku je zakřivena ve směru ke stojánku druhému. Když však na ně přivedeme shodný náboj, jsou všechny siločáry zakřiveny na opačnou stranu, než je druhý stojánek. Siločáry si můžeme zobrazit také v rovině. K tomu potřebujeme elektricky nevodivou misku s tenkou vrstvou oleje. Do misky stejnoměrně rozsypeme jemné elektricky nevodivé částice. Pro náš pokus můžeme použít třeba krupici. Když připojíme póly elektrické baterie, uspořádají se zrníčka krupice ve tvaru siločar.

Chocholy jako silokřivky

 


 

 

 

Dalším pokusem si můžeme předvést, jak lze odstínit elektrické pole. K tomu použijeme opět misku s olejem a krupicí. Do misky vložíme kovový kruh a opět připojíme elektrickou baterii. V prostoru uvnitř kruhu zůstanou zrníčka krupice ležet tak, jak jsme je tam nasypali. Znamená to, že elektrické pole je uvnitř kovového kruhu, který je elektricky vodivý, odstíněno.

 

ELEKTRICKÝ NÁBOJ A POVRCH VODIČE

Rozmístění nábojů v hranatém tělese

Jestliže máme elektricky nabité těleso ve tvaru koule nebo desky, je elektrický náboj na jeho povrchu rozmístěn stejnoměrně. Jestliže je však tvar tohoto tělesa nepravidelný, má různou křivost, je hustota náboje na plochách, které jsou zakřiveny dovnitř tělesa, menší než na plochách zakřivených z tělesa ven. Největší hustota náboje je na hrotech. Při dostatečně vysoké hustotě záporného náboje může dojít k unikání elektronů do vzduchu. (To se stává například v případě "Eliášova ohně", s kterým se seznámíme za chvíli.)

Elektrický vítr roztáčí soustavu hrotů

Jestliže takovému tělesu dodáváme elektrický náboj, nabíjí se molekuly ve vzduchu v okolí hrotu, jsou od hrotu odpuzovány, a tak vzniká elektrický vítr. O jeho existenci se můžeme přesvědčit ohnutím plamene svíčky, která je umístěna blízko hrotu. K náročnějšímu pokusu potřebujeme soustavu hrotů nasazenou na špičatý podstavec tak, aby se mohla otáčet. Celé toto zařízení je elektricky vodivé a jeho podstavec je nevodivý. Jestliže tomuto zařízení dodáváme elektrický náboj, uvedená soustava se roztočí, což je další důkaz elektrického větru proudícího z hrotů.
Při vysoké hustotě náboje může dojít k jiskrovému výboji. Toho se využívá u hromosvodů, protože blesk je vlastně jiskrový výboj.
Princip jiskrového výboje je také využíván k odpalování náloží třaskavin, k zapalování zážehových motorů a k mnoha dalším činnostem.