Preskočiť na obsah
Späť na kurz

Elektrický náboj a elektrické pole

Práca elektrických síl a elektrónvolt

Spomenuli sme, že pri pohybe po ekvipotenciále pole nekoná prácu. Čo sa ale stane, keď pole náboj prenesie z jedného potenciálu na druhý? Vtedy prácu vykoná a vieme ju vypočítať ako

W=Q⋅U.W = Q \cdot U.

Keďže v homogénnom poli platí U=E⋅dU = E \cdot d, ten istý vzorec si vieme prepísať aj do tvaru:

W=Q⋅E⋅dW = Q \cdot E \cdot d

Ide teda o dva tvary toho istého vzťahu. Niekedy je pohodlnejšie počítať cez napätie, inokedy cez intenzitu a vzdialenosť.

Kladný náboj Q v homogénnom poli medzi kladnou a zápornou platňou. Na náboj pôsobí elektrická sila v smere poľa a náboj sa premiestni o vzdialenosť d, čím pole vykoná prácu podľa vzťahu W = Q krát E krát d. Vyznačená je počiatočná aj posunutá poloha náboja, smer intenzity poľa a dráha d.

Na záver jedna praktická vec, ktorá priamo súvisí s prácou poľa. V atómovej a časticovej fyzike sú energie naozaj drobné, rádovo 10−19 J10^{-19}\ \mathrm{J}, a pracovať s takými číslami v jouloch je nepohodlné. Preto sa zaviedla šikovnejšia jednotka, elektrónvolt:

1 eV=1,602⋅10−19 J1\ \mathrm{eV} = 1{,}602 \cdot 10^{-19}\ \mathrm{J}

Jeho definícia vychádza priamo z toho, čo sme pred chvíľou videli. Elektrónvolt je práca, ktorú vykoná elektrické pole pri prenesení elementárneho náboja e cez napätie 1 V1\ \mathrm{V}. Stačí dosadiť do vzťahu W=Q⋅UW = Q \cdot U, keď za náboj dáme ee a za napätie1 V1\ \mathrm{V}.

Výhoda elektrónvoltu je v tom, že v ňom vychádzajú príjemné, ľudské čísla. Ionizačná energia vodíka je 13,6 eV13{,}6\ \mathrm{eV}, jadrové energie sa pohybujú v MeV\mathrm{MeV} a veľké urýchľovače pracujú s energiami od GeV\mathrm{GeV} až po TeV\mathrm{TeV}.