Vodič a izolant v elektrickém poli

• pokud vložíme vodič do elektrického pole začne se na venek projevovat elektrická síla
  • např. přiblížíme-li kuličku z kovu (např. alobalu) k nabité tyči, začne se přitahovat
  • vyvážená železná lopatka podepřená v těžišti se začne při přiblížení tyče pohupovat, nebo se i otáčet
• vysvětlení (viz obr.):
  • vodič má volné elektrony schopné se pohybovat po vodiči
  • v okamžiku přiblížení nabité tyče se elektrony přesunou podle náboje tyče v celém objemu vodiče
    • při přiblížení záporné tyče se co možná nejvíce oddálí od tyče (záporné náboje se odpuzují)
    • při přiblížení kladně nabité tyče se naopak co nejvíce k tyči přiblíží (kladná tyč a záporné elektrony se přitahují)
  • i nepatrný rozdíl vzdáleností v rozložení kladných a záporných nábojů ve vodiči vede k vytvoření velké elektrické síly
    • v případě záporně nabité tyče převládne síla mezi kladnými ionty vodiče tvořící mřížku kovu a elektrony na tyči
    • v případě kladně nabité tyče převládne síla mezi volnými elektrony vodiče a kladnými ionty tyče
• jev nazýváme elektrostatická indukce

• pokud vložíme izolant do elektrického pole začne se na venek projevovat elektrická síla
  • např. přiblížíme-li papír k nabité tyči, začne se přitahovat
  • vyvážené koště zavěšené v těžišti se začne při přiblížení tyče pohupovat nebo otáčet
• vysvětlení (viz obr.):
  • izolant nemá volné elektrony schopné se pohybovat po něm
  • v okamžiku přiblížení nabité tyče se elektrony přesunou podle náboje tyče pouze v rámci atomu
    • při přiblížení záporné tyče se oddálí od tyče (záporné náboje se odpuzují)
    • při přiblížení kladně nabité tyče se naopak k tyči přiblíží (kladná tyč a záporné elektrony se přitahují)
  • i velmi nepatrný rozdíl vzdáleností v rozložení kladných a záporných nábojů v izolantu vede k vytvoření velké elektrické síly
    • v případě záporně nabité tyče převládne síla mezi kladným nábojem izolantu a elektrony na tyči
    • v případě kladně nabité tyče převládne síla mezi elektrony izolantu a kladnými ionty tyče
• jev nazýváme polarizace izolantu (dielektrika)

1. nabití elektroskopu (viz obr.):

• k desce nenabitého elektroskopu přiblížíme (nedotkneme se) nabitou tyč (např. kladně)
• tyč přitáhne z kostry i ručky volné elektrony na desku - tím převáží na desce záporný náboj a na ručce a kostře náboj kladný - dojde k vychýlení ručky elektroskopu
• poté desku uzemníme, např se dotkneme, ale stále držíme přiblíženou kladně nabitou tyč
• tím doplníme chybějící elektrony na ručku a kostru (každý vodič má určitou kapacitu a všechny elektrony se na desku nevejdou), neboť zbylé kladné náboje kostry a ručky si dodávané elektrony přitáhnou
• tím dojde k neutralizaci nábojů na ručce a kostře a zdánlivému vybití elektroskopu, ovšem stále kladně nabitá tyč drží na desce spousty elektronů
• oddálíme nabitou tyč, ručka elektroskopu se trvale vychýlí
• měřičem polarity nábojů zjistíme, že elekroskop je nabit záporným nábojem
• dosud držené elektrony na desce nabitou tyčí se rovnoměrně rozloží po elektroskopu a tím převládně záporný náboj na ručce a kostře elektroskopu a dojde k vychýlení

2. oddělení nábojů:

• pokud přemostíme dva elektroskopy vodivou tyčí a k jednomu přiblížíme nabitou tyč (např. záporně), elektrony se přemístí co možná nejdále, tj. do druhého elektroskopu
• ručky obou elektroskopů se vychýlí, v prvním převládne kladný náboj, v druhém náboj záporný
• nyní odstraníme izolačním držákem vodivou tyč spojující oba elektroskopy
• teprve nyní odstraníme nabitou tyč.
• oba elektroskopy zůstanou nabité, první kladně, druhý záporně - elektrony z druhého nemají kudy se vrátit do prvního (viz obr.)