Statisik elektricitet, batteri, elektrostatik, coulombs lag, elektrisk fältstyrka, dipol, gauss lag

Statisk elektricitet

• Material har olika potential.
• Mänsklig hand – väldigt positiv
• Teflon – väldigt negativ

Batteri

Två metaller som har kontakt via elektrolyt

Elektrostatik

• Lika laddning – repellerar
• Olika laddning – attraherar
• Laddning kan ej förstöras, endast omfördelas.
• Positiv laddning – underskott av elektroner ($latex e^-$)
• Negativ laddning – överskott av elektroner ($latex e^-$)

Coulombs lag

Beskriver styrkan för en kraft som verkar mellan två elektriskt laddade partiklar.

$latex F=\frac{Q_1Q_2}{4\pi\epsilon r^2}$

• $latex r$ är avståndet mellan partiklarna
• $latex Q$ är respektive partikels laddning
• $latex \epsilon=\epsilon_0\cdot \epsilon_r$. Där $latex \epsilon_0$ är konstanten ”kapacitiviteten för fria rymden” och har värdet $latex \epsilon=8,854\cdot 10^{-12}\,As/(Vm)$. För att få värdet $latex \epsilon_r$ används tabell. Värdet är $latex \epsilon_r=1$ i vacuum och nära 1 i luft.

Elektrisk fältstyrka

$latex E=\frac{F}{Q}$

Kraftverkan på punktladdning.

• $latex F=\frac{Q_1Q_2}{4\pi \epsilon_0r^2}=Q_1\cdot E$
• $latex E=\frac{Q_2}{4\pi \epsilon_0 r^2}$

Dipoler

Två punktladdningar, motsatt tecken, nära varandra. I princip tar laddningarna ut varandra på större avstånd. Finns dock ett icke försumbart fält kvar.

Dipolmomentet

$latex \vec{p}=Q\cdot \vec{d}$.

• $latex Q$ är differensen mellan laddningarna.
• $latex \vec{d}$ är avståndet mellan laddningarna.
• Riktningen på $latex \vec{p}$ är från $latex -Q$ till $latex +Q$

Gauss lag

Flöde av elektriskt fält

$latex \phi=E\cdot A=\frac{Q}{\epsilon_r\epsilon_0}$.

• $latex A$ är arean vinkelrät mot fältet. För en sfär: $latex 4\pi r^2$

För en punktladdning är $latex E$ konstant då $latex A$ är konstant. Detta ger:

$latex E\cdot A=\frac{Q}{4\pi\epsilon_0r^2}\cdot 4\pi r^2=\frac{Q}{\epsilon_0}$