Elektrostatyka

Prąd w przewodzie ładuje kondensator, chociaż elektrony nie przeskakują przez jego próżniową szczelinę. Sprawdzimy zgodność prawa Ampère’a dla dwóch powierzchni, wyznaczymy pole magnetyczne w szczelinie i policzymy energię wpływającą przez jej bok. Zobaczysz także, kiedy energia wraca do źródła.

Dwie kule o tym samym ładunku i promieniu mogą wytwarzać identyczne pole na zewnątrz, a zupełnie inne wewnątrz. Wyprowadzimy pole i potencjał jednorodnego rozkładu objętościowego oraz przewodzącej kuli. Sprawdzimy granice i obliczymy pracę bez mylenia potencjału z energią.

Przez zamkniętą powierzchnię może przechodzić pole elektryczne, chociaż całkowity strumień wynosi zero. Nauczysz się liczyć strumień ze znakiem, wiązać go z zamkniętym ładunkiem i rozpoznawać, kiedy prawo Gaussa naprawdę pozwala wyznaczyć natężenie pola.

Wsunięcie izolatora między okładki zwiększa pojemność. Czy energia pola wzrośnie, czy zmaleje? Obie odpowiedzi mogą być poprawne. Rozstrzyga to, czy źródło nadal utrzymuje napięcie.

Wzory na kondensatory wyglądają odwrotnie niż wzory na oporniki. Zamiast uczyć się ich przez porównanie nazw, ustalmy, co wynika z połączeń: wspólne napięcie czy równe wartości rozdzielonych ładunków.

Kondensator może mieć całkowity ładunek równy zeru, a mimo to magazynować energię. Na jednej okładce jest wtedy +Q, a na drugiej −Q. O energii decyduje ich rozdzielenie i powstałe pole.

Dodatni ładunek pozostawiony w polu może przemieszczać się ku mniejszemu potencjałowi. Elektron przyspiesza w przeciwną stronę. Nie przeczy to zasadzie zachowania energii: we wzorze na energię występuje także znak ładunku.

Naładowany przedmiot przyciąga obojętny skrawek papieru. Czy papier musiał wcześniej otrzymać ładunek? Nie. Wystarczy, że dodatnie i ujemne ładunki nieco inaczej się rozłożą. Obojętność całego przedmiotu nie oznacza braku ładunków w środku.

Linia jednakowego potencjału nie jest linią pola. Pierwsza łączy punkty o tej samej wartości liczby, druga pokazuje kierunek siły na dodatni ładunek próbny. Na mapie wykorzystamy obie, nie mieszając ich zwrotów.

Pojemność kojarzy się z kondensatorem o dwóch okładkach. A co z samotną metalową kulą? Także można określić, jak mocno wzrośnie jej potencjał po doprowadzeniu ładunku. Trzeba tylko wskazać, względem czego mierzymy potencjał.

Naładowany kondensator może oddać energię, chociaż między jego okładkami nie płynie stały prąd. Możemy opisać tę energię za pomocą ładunku i napięcia albo przyjrzeć się samemu polu w przestrzeni między okładkami.

Przyciągnięcie skrawka papieru nie określa jeszcze znaku ładunku linijki. Papier może być początkowo neutralny i polaryzować się w polu. Wniosek powinien być węższy niż samo efektowne zjawisko.