Matematické Fórum

Zdravím. V škole sme dostali zaujímavú úlohu - vybrať si z fyziky jednu tému z tématického celku "Elektrina a magnetizmus", a niečo o tom napísať a potom odprezentovať (PowerPoint). Podmienka tam bola, aby prezentácia bola jednoduchá, aby sa to dalo celkom ľahko pochopiť. Ja som sa rozhodol že odprezentujem tému "Elektrické napätie, Elektrický prúd".

Prosím, môžete mi skontrolovať túto prezentáciu? Či to nemám zle, lebo nerád by som svojim spolužiakom poskytol nepravdivé informácie.

Elektrické napätie
Čo je to elektrické napätie?
Zjednodušene sa dá povedať, že ide o akýsi tlak, ktorý pôsobý na elektróny a tak ich núti k pohybu. Čo si pod týmto tlakom môžeme predstaviť? Skúsme si to ukázať na jednom príklade: Predstavme si, že máme dve prázdne nádrže (A a B) ktoré maju uzáver, pričom jedna je 1m nad zemou a druhá je 2m nad zemou, tak ako to vidíme na obrázku č.1:
Obr.č. 1


Teraz do týchto nádrží nalejeme vodu. V oboch prípadoch vykonáme prácu, menšiu prácu vykonáme pri naplnení nádrže B, väčšiu prácu vykonáme pri nádrži A, pretože nádrž A je vyššie ako nádrž B. (obrázok č.2)
Obr.č. 2


Voda ktorú sme do týchto nádrží naliali, má potenciálnu energiu. Prečo? Pretože ak by sme uvolnili uzáver, tak by všetka voda začala vytekať. Táto energia je práve tak veľká, akú veľkú prácu sme vynaložili na naplnenie nádrže. Potenciálna energia nádrže A je teda väčšia ako potenciálna energia nádrže B. Nesmie nás pri tom však prekvapiť, že voda v nádrži má energiu (energia je schopnosť konať prácu) aj keď práve netečie (nekoná prácu). To práve vyjadruje to slovko potenciálna energia, ktoré sa dá preložiť ako možná, alebo skrytá.

Teraz však skúsime tie uzávery uvolniť a náhle začína tiecť z týchto nádrží voda, tak ako je to obrázku č.3

Na tomto obrázku si môžme všimnúť že väčší prúd vody tiekol z nádrže A, pretože bola vyššie ako nádrž B, teda dá sa povedať že práca ktorú vykonala voda z nádrži A je väčšia, ako práca z nádrži B. Na tomto obrázku si ešte môžme všimnúť že voda tečie smerom dole na zem, teda z toho vidíme, že teleso ktoré má potenciálnu energiu sa snaží premiestniť tak, aby bola jeho potenciálna energia čo najmenšia.
Teraz si túto analógiu skúsime previesť na elektrické pole, náboj, potenciál....

Máme kladný elektrický náboj (tak ako je to na obr.č.4) okolo ktorého je elektrické pole.Ako vieme, silové účinky elektrického pola s rastúcou vzdialenosťou klesajú, teda v tomto elektrickom poli si stanovíme bod A, v ktorom sú tieto silové účinky nulové. V tomto bode je tiež iný kladný náboj.
Obr.č.4


Teraz budeme tento druhý náboj "tlačiť" k tomu prvému náboju, ale kedže súhlasné náboje sa odpudzujú, tak musíme vynaložiť určitú prácu.V jednom prípade vykonáme prácu väčšiu (obr.č.5) a v druhom prípade prácu menšiu (obr.č.6)
Obr.č.5

Obr.č.6

Teraz má tento náboj potenciálnu energiu (tak ako v voda v nádrži), pričom v prvom prípade má väčšiu potenciálnu energiu ako v druhom prípade, pretože v prvom prípade sme vykonali väčšiu prácu. Teraz si tieto  body kde sme preniesli náboj, skúsme znázorniť na obrázku č.7 a nazvime ich bod B a bod C.
Obr.č.7

Teraz vidíme že elektrické pole má v bode B vyšší elektrický potenciál, v bode C nižší elektrický potenciál a v bode A nulový potenciál.
Potenciál v bode B, je práca ktorú musíme vykonať aby sme preniesli jednotkový náboj (1C), z miesta nulového potenciálu (v našom prípade je to bod A) do daného bodu elektrického pola (bod B).
Čo je rozdielom týchto potenciálov?
Rozdielom týchto potenciálov je elektrické napätie. Elektrické napätie je rozdiel potenciálov medz dvoma bodmi a predstavuje aj prácu, ktorú môže elektrický náboj medzi týmito dvoma miestami vykonať. Znazornime si to aj "matematicky", vzorcami:
Vzorec pre výpočet potenciálu je , pre výpočet práce .
Máme kladný náboj Q=3C a prácu ktorú sme vykonali je 24J. Potenciál pola v tomto bode bude 8V. Teraz však vykonáme 2krát väčšiu prácu teda 48J. Potenciál v tomto prípade bude 16V. Znova sa potvrdilo, že čím väčšiu prácu vykonáme, tým väčší bude aj potenciál pola.
Elektrické napätie je v tomto prípade , teda 16-8=8V. Teda elektrické napätie je medzi týmito dvoma bodmi rovné 8V. Skúsme si vypočítať akú prácu by vykonal elektrický náboj.
teda to bude . Práca ktorý vykoná náboj je 24J a to je vlastne aj rozdielom jednotlivých prác (48-24), preto elektrické napätie vyjadruje aj to, akú energiu alebo prácu, medzi týmito bodmi vykoná elektrický náboj.

Prosím vás, mám v tejto "prezentácii" nejaký chybu alebo nejakú nepravdivú informáciu? Aj keď mne osobne sa to zdá byť celkom dobré, ale radčej sa vás opýtam.

Budem vďačný za akúkolvek pripomienku...