Preveden delovni zvezek (pdf format)

a. Opazimo, da koralda niha okoli ravnovesne toke. Poiši vrednost elektrinega polja, ki
da ravnovesno toko nekje na žici. Z iznienjem hitrosti ustavi kroglico v tej ravnovesni
toki.
b. Nariši diagram sile in pokaži, da mora biti komponenta y sile na kroglico, pravokotna na
žico, enaka teži kroglice, komponenta x te sile pa mora biti enaka sili, povzroeni z
elektrinim poljem (qE).
c. Ker je normalna sila pravokotna na žico (in zato kaže v središe kroga z žico), poiši kot,
ki ga normala tvori bodisi s horizontalo bodisi z vertikalo, in pokaži, da je razmerje med
silo težnosti in elektrino silo enako tangenti kota, ki ga normalna sila tvori s horizontalo.
Zato lahko najdeš elektrino silo (qE), ki je potrebna za držanje krogloce v ravnovesnem
položaju.
Poglavje 24: Gaussov zakon
Jakost elektrinega polja upada z oddaljenostjo od vira v razmerju 1/r 2 . Primerjaj površino kocke
s stranicami dolžine r s površino krogle z radijem r. Velikost površin je 6r 2 oziroma 4r 2 . eprav
sta konstanti razlini, narašata obe površini z med veanjem obeh teles z r 2 . Ugotovitev, da se
jakost elektrinega polja zmanjšuje v enakem razmerju, kot se poveuje površina, vodi h
Gaussovemu zakonu. Fiziki devetnajstega stoletja so iskali analogije med polji in pretokom
tekoin. e tee tekoina od nekega izvora, je koliina tekoine skozi katerokoli površino, ki
oklepa izvor, konstantna ne glede na obliko te površine. Koliini tekoine, ki prehaja tako
površino, pravimo pretok ali pretok. Sicer ni prav, da razmišljamo o elektrinih ali gravitacijskih
poljih kot o tekoinah, je pa matematini pristop enak in raunati moramo veliino, ki ji pravimo
elektrini pretok, kar je zmnožek jakosti elektrinega polja in površine neke ploskve. ..
Predstavitev 24.1: Elektrini pretok in Gaussove ploskve
Stolpini graf na levi kaže elektrini pretok, skozi štiri
Gaussove ploskve: zeleno, rdeo, oranžno in modro
(položaj je podan v metrih, jakost elektrinega polja
v N/C, pretok je podan v N m 2 /C). Ponovni zagon.
Animacija prikazuje le dve dimenziji. Krogi, ki jih
vidimo, so v bitstvu preseki krogel, kvadrati pa preseki
kock. Elektrini pretok, je mera koliine elektrinega
polja na ploskvi. Gaussov zakon povezuje elektrini
pretok z nabojem, ki ga obkroža (q) Gaussova ploskev:
= q/ 0
in = E • dA = E cos dA
Pri tem je 0 permeabilnost prostora (8.85 x 10 -12
C 2 /Nm 2 ), E je elektrino polje, dA je delec površine, normalen na ploskev, je kot med
vektorjem elektrinega polja in normalo na ploskev.
Premikajmo Gaussovo ploskev. Kolikšen je elektrini pretok, ko ploskev obkroža tokasti naboj
Kolikšen je elektrini pretok, ko tokasti naboj ni znotraj Gaussove ploskve Kako je to pri rdei
ploskvi Glede na to, da je elektrini pretok zmnožek elektrinega polja s površino ploskve, zakaj
196