FIZIKA 2, radna bilježnica

SADRŽAJ 4 4 1. Elektrostatika 6 - Električni naboji. Elementarni naboji 9 - Coulombova sila 13 - Električno polje 16 - Električna influencija. Načini razdvajanja električnih naboja 18 - Napon 20 - Električna potencijalna energija 22 - Električni potencijal 25 - Električni kapacitet i kondenzatori 28 - Spajanje kondenzatora. Energija kondenzatora i električnog polja 28 30 2. Električna struja 32 - Jakost i smjer električne struje. Gustoća struje 34 - Električni otpor. Ohmov zakon 36 - Ovisnost otpora o temperaturi 39 - Izvori napona. Napon izvora i unutrašnji otpor 41 - Zakoni očuvanja naboja i energije. Kirchhoffova pravila 46 - Rad i snaga električne struje 50 - Otpornici. Spajanje otpornika 50 - Instrumenti za mjerenje struje i napona 51 52 3. Magnetsko polje 55 - Magnetizam 56 - Zemljino magnetsko polje 59 - Magnetsko polje električne struje 61 - Jakost magnetskog polja 63 - Gibanje nabijenih čestica u električnom i magnetskom polju 65 - Magnetski tok 68 - Magnetsko polje u tvarima. Permeabilnost 68 - Djelovanje magnetskog polja na struju 70 - Djelovanje struje na struju. Definicija ampera 72 73 4. Elektromagnetska indukcija 75 - Elektromagnetska indukcija 75 - Lenzovo pravilo 76 - Ravni vodič u magnetskom polju 76 - Samoindukcija i induktivitet 78 - Energija magnetskog polja 78 - Električni generator 79 80 5. Izmjenična struja 82 - Izmjenični električni napon i struja 83 - Efektivne vrijednosti napona i struje 84 - Otpornik u krugu izmjenične struje 86 - Zavojnica u krugu izmjenične struje 87 - Kondenzator u krugu izmjenične struje 88 - RL krug - RC krug - RLC krug - Električna rezonancija - Snaga izmjenične struje - Transformator

Elektrostatika Električni naboji. Elementarni naboji 1. Što je elektrostatika? 2. Atom sadrži pozitivno i negativno nabijene čestice, te neutralne čestice. Kako su te čestice razmještene u atomu? Koja su imena tih čestica? 3. Kakav je naboj tijela s kojeg su ”odvedeni” elektroni? Obrazložite odgovor. 4. Što znači da je atom kao cjelina električki neutralan? 5. Kakva je masa elektrona u odnosu na masu protona? 6. Što je elementarni naboj? 7. Koja je mjerna jedinica i oznaka za naboj? 8. Kakvi su naboj i masa jednog elektrona u usporedbi s nabojem i masom drugog elektrona? 9. Na slici vidimo pojednostavljeni model atoma litija. Što treba na slici popraviti kako bi taj atom bio električki neutralan?

ELEKTROSTATIKA 10. Koje čestice su pokretljivije - elektroni ili protoni? Obrazložite odgovor. 11. Što znači da je električni naboj kvantiziran? 12. Kako glasi zakon očuvanja električnog naboja? 13. Koliko je elektrona potrebno da bi vrijednost naboja Q iznosila –3 C?14. Što je elektroskop? 15. Može li se pomoću elektroskopa ispitivati i količina naboja? Što pokazuje elektroskop na koji je dovedena veća količina naboja? 16. Prilikom trljanja dvaju materijala dolazi do prelaska elektrona. Što se tom prilikom događa s protonima? Obrazložite odgovor.

Coulombova sila ili . 1. Električna sila između električnih naboja može biti O čemu to ovisi? 2. Navedite Coulombov zakon. 3. Kako glasi matematički oblik Coulombovog zakona?4. Između dva naboja koji se nalaze na udaljenosti 10 cm u zraku djeluje odbojna električna sila iznosa 500 mN. Koliki će biti iznos električne sile ako jedan naboj primaknemo drugom naboju za 3 cm?5. Na slici vidimo naboje Q1 = 10 nC i Q2 = 5 nC na međusobnoj udaljenosti 10 cm u zraku. Ko- lika je električna sila između tih naboja i kakav je njezin karakter (privlačan ili odbojan)?6. Ako naboju Q približimo istoimeni naboj Q1, na njega djeluje sila iznosa F1. Ako istom naboju Qo i zpnroibsliimžima onanbaobjao j QQ21,inQa2?njega djeluje sila iznosa F2 = 2F1. Što iz navedenog možete zaključiti 7. Dva točkasta naboja nalaze se u zraku na udaljenosti 5 cm i između njih djeluje privlačna električna (Coulombova) sila iznosa 0.2 N. Izračunajte silu među istim nabojima ako se razmaknu na udaljenost 10 cm.

ELEKTROSTATIKA 8. Dva naboja iznosa Q = +1 C nalaze se u dva vrha jednakostraničnog trokuta sa stranicom duljine a = 1 cm. Kolikom ukupnom silom naboji djeluju na treći naboj q = 0.5 C? Hoće li naboj q biti privučen prema spojnici dvaju naboja Q?9. Kako se mijenja iznos električne sile ako se naboji nalaze u sredstvu relativne permitivnosti er? Napišite formulu za električnu silu. 10. Definirajte relativnu permitivnost er tvari. 11. Što je torzijski dinamometar i zašto se takav instrument koristi za mjerenje električnih sila među nabojima ? 12. U pojednostavljenom modelu vodikovog atoma elektron obilazi oko protona u jezgri. Proton na elektron djeluje privlačnom električnom silom. Djeluje li elektron na proton jednakom, manjom ili većom silom?

ELEKTROSTATIKA DEMONSTRACIJSKI POKUS pribor: stalak s njihalom, štap i krpica za elektriziranje tijela, štap s metalnom kuglicom na jednom kraju i jednakih dimenzija kao kuglica na njihalu. uputa: Za istraživanje Coulombove sile među nabijenim tijelima (česticama) koristimo njihalo. Na konac od izolatora objesimo laku metalnu kuglicu. Jednako velika metalna kuglicu nala- zi se i na štapu od izolatora. Obje kuglice naelek- triziramo trenjem pomoću štapa i krpice. Ispitujemo što se događa s naelektriziranom kuglicom na njihalu ukoliko joj približimo naelektriziranu kuglicu sa štapa. Možemo istražiti električno djelovanje između kuglica u slučaju kada jednu od kuglica dodirnemo isto takvom kuglicom na štapu, ali koja nije naelektrizirana. Kako bi se bolje uočilo električno djelovanje, poželjno je promatrati sjene kuglica na zastoru. U tom slučaju obasjamo kuglice svjetlošću jačeg intenziteta.

Električno polje 1. Dopunite sljedeću rečenicu. u kojem naboj djeluje Električno polje je na druge naboje. 2. Ispitni naboj koristimo kao bismo… b) istražili polje drugog naboja; a) ispitali njegovo električno polje; d) ispitali naelektriziranost. c) pomakli promatrani naboj; 3. Dopunite sljedeće rečenice. fizikalna veličina kojom opisujemo Jakost električnog polja E je . Definiramo je kao omjer i .4. Mjernu jedinicu za jakost električnog polja izvodimo iz… a) njutna i kulona; b) njutna i metra; c) njutna i metra na kvadrat; d) džula i metra.5. Jakost električnog polja E zapravo je… b) svojstvo ispitnog naboja; a) svojstvo naboja koji stvara polje; d) svojstvo sile u polju. c) svojstvo točke unutar polja; 6. Kojim se izrazom računa jakost električnog polja točkastog naboja Q na udaljenosti r ?7. Kako biste opisali razliku između električnog naboja q koji se spominje u definiciji jakosti električnog polja E i naboja Q iz jednadžbe u prethodnom pitanju?

10 E L E K T R O S T A T I K A8. Dodajte na sliku vektore jakosti polja u zadanu točku. Naboj Q1 stvara polje jakosti E1 na udaljenosti r1, a dvostruko manji naboj Q2 na udaljenosti r2 stvara polje jakosti E2. cArkteožjue?r2 dva puta manja udaljenost od r1, kako će se odnositi iznosi vektora E1 i E2 na vašem Obrazložite odgovor. Ne zaboravite nacrtati rezultantni vektor E = E1 + E2!9. Poznajete li još neko polje čija jakost opada s kvadratom udaljenosti? 10. Odredite koja je od sljedećih izjava točna (T), a koja netočna (N). Silnice električnog polja uvijek su orijentirane N od pozitivnog prema negativnom naboju. T N N Jakost polja proporcionalna je gustoći silnica. T N N Veća gustoća silnica uočava se na većim udaljenostima od električnih naboja. T Smjer vektora jakosti polja E u određenoj točki T određuje se pomoću okomice na silnicu u toj točki. Smjer vektora jakosti polja E u određenoj točki T određuje se pomoću tangente na silnicu u toj točki.

ELEKTROSTATIKA 1111. Prikažite silnicama električno polje dva istoimena naboja jednakih iznosa!12. Nacrtajte i opišite homogeno električno polje. IZRADITE SAMIJednostavni elektroskopIzradite sami vlastiti elektroskop. Potrebna vam je staklenka, listićiod aluminijske folije kakva se koristi u kućanstvu, komadić kartona,metalna spajalica i malo ljepljive trake.Proučite princip rada elektroskopa. Možete li sami, na temelju slike ipoznatih činjenica o tom uređaju, sastaviti elektroskop? Označite naslici pojedine dijelove i napomenite (u zagradama) radi li se o vodičuili izolatoru! Primjerice, što ćete napisati uz oznaku spajalica, a štouz staklenka?Razlikuju li se listići koje ste zakačili na spajalicu? Zašto?

12 E L E K T R O S T A T I K A Jeste li zalijepili karton sa spajalicom na staklenku? Zašto? Primaknite, a zatim odmaknite neko naelektrizirano tijelo. Što primjećujete? Objasnite kako se ponašaju naboji na spajalici i aluminijskim listićima u tim situacijama! Kako ćete postići da elektroskop ostane naelektriziran? Što će se dogoditi dotaknete li vrh naelektriziranog elektroskopa?