Главная страница
Образовательный портал Как узнать результаты егэ Стихи про летний лагерь 3агадки для детей
qrcode

8. Электростатика. Закон сохранения электрического заряда в замкнутой системе алгебраическая сумма зарядов всех частиц остается неизменной


Скачать 282.79 Kb.
НазваниеЗакон сохранения электрического заряда в замкнутой системе алгебраическая сумма зарядов всех частиц остается неизменной
Анкор8. Электростатика.docx
Дата20.09.2017
Размер282.79 Kb.
Формат файлаdocx
Имя файла8. Электростатика.docx
ТипЗакон
#15815
КаталогОбразовательный портал Как узнать результаты егэ Стихи про летний лагерь 3агадки для детей
Образовательный портал Как узнать результаты егэ Стихи про летний лагерь 3агадки для детей

Электростатика

Электростатика – раздел электродинамики, изучающий покоящиеся электрически заряженные тела.

Существует два вида электрических зарядов: положительные (стекло о шелк) и отрицательные (эбонит о шерсть)

разноименные заряды одноименные заряды


элементарный заряд – минимальный заряд (е = 1,6∙10-19 Кл)

Заряд любого тела кратен целому числу элементарных зарядов: q = N∙е

Электризация тел – перераспределение заряда между телами.

Способы электризации: трение, касание, влияние.

Закон сохранения электрического заряда – в замкнутой системе алгебраическая сумма зарядов всех частиц остается неизменной.

q1 + q 2 + q 3 + …..+ qn = const

Пробный заряд – точечный положительный заряд.

Закон Кулона (установлен опытным путем в 1785 году)

Сила взаимодействия двух неподвижныхточечных зарядов в вакууме прямо пропорциональна произведению модулей зарядов и обратно пропорционально квадрату расстояния между ними.

F = k∙ = - по 3-му закону Ньютонаhttps://www.sch40.mccme.ru/sch/fizik/chasti.jpg

q1и q2- заряды; R- расстояние между зарядами;

k - коэффициент пропорциональности, равный силе взаимодействия

единичных зарядов на расстоянии, равном единице длины.

В СИ: k = = 9·109 Н·м2/Кл2; ε0-электрическая постоянная; ε0= 8,85·10-12 Кл2/Н·м2

Закон Кулона в диэлектрической среде: F = k∙

ε - диэлектрическая проницаемость среды, характеризующая свойства среды. В вакууме

ε =1, в воздухе ε ≈1

Электрическое поле – вид материи, осуществляющий взаимодействие между электрическими зарядами, возникает вокруг зарядов, действует только на заряды.

Характеристики электрического поля

силовая (напряженность ) энергетическая (потенциал φ)

Напряжённость - векторная физическая величина, равная отношению силы F, с которой электрическое поле действует на пробный точечный заряд q, к значению этого заряда. , [E]= Н/Кл = В/м

Направление вектора напряженности
совпадает с направлением вектора силы, действующей на положительный заряд,
и противоположно направлению силы, действующий на отрицательный заряд.

Потенциал электростатического поля - отношение потенциальной энергии заряда в поле к этому заряду

φ =, [φ] = Дж/Кл = 1 В

φ - скалярная величина, определяющая потенциальную энергию заряда в любой точке эл. поля.

Wn= qЕd ; φ = Еd

Wn; φ – зависят от выбора нулевого уровня


Принцип суперпозиции полей

Если в данной точке пространства различные заряды создают электрические поля напряженности, которых , , … и т.д., то результирующая напряженность поля в этой точке равна векторной сумме напряжённостей отдельных полей.

= +++ + 030

Если в данной точке пространства различные заряды создают электрические поля потенциалы, которых φ1, φ2, φ3 и т.д., то результирующий потенциал в этой точке равен алгебраической сумме потенциалов всех полей.

φ = φ1 + φ2 + φ3 + …
(знак потенциала определяется знаком заряда: q > 0, φ > 0; q < 0, φ < 0)


Силовые линии напряженности электрического поля – непрерывные линии, касательные к которым в каждой точке, через которые они проходят, совпадают с вектором напряженности. Е

Свойства силовых линий:

- не замкнуты; Е Е

- не пересекаются;

- непрерывны;

- направление совпадает с направлением вектора напряжённости;

- начало на + q или в бесконечности, конец на – q или в бесконечности;

- гуще вблизи зарядов (где больше напряжённость).

- перпендикулярны поверхности проводника
Поле точечного заряда

Модуль напряжённости.




Потенциал.

Е = k∙


φ = ± k∙


Поле равномерно заряженной сферы.

(R – радиус сферы; r – расстояние от центра сферы до точки поля)




модуль напряжённости

потенциал

внутри сферы

(r < R)

Е = 0

φ = ± k∙


на поверхности сферы (r = R)

Е = k∙


φ = ± k∙


вне сферы

(r > R)


Е = k∙ = k∙,

где а – расстояние от поверхности шара до точки поля

φ = ± k = k∙

Поле внутри вещества


проводники диэлектрики

Ерезул= 0
Внутри поля

нет!
q на поверхности

Напряженность электростатического поля в металле равняется нулю, так как поле свободных зарядов, существующих в не

м, через достаточно короткий промежуток времени уравновесит внешнее поле и ток в металле будет равен нулю.

Внутри проводника поля нет!!!

(электростатическая защита)



↑↓

Евнеш.↓ в ε раз
Напряженность поля в диэлектрике меньше, чем в вакууме из-за явления поляризации и, следовательно, густота силовых линий в диэлектрике меньше. Отношение напряженности поля в вакууме к напряженности в данной среде называют диэлектрической проницаемостью вещества.

ε =

Разность потенциалов или напряжение (Δφ или U) - это разность потенциалов в начальной и конечной точках траектории заряда Δφ = φ1 – φ2

φ1 – φ2 = U = U = В φ1 > φ2

Чем меньше меняется потенциал на отрезке пути, тем меньше напряженность поля.
Напряженность электрического поля направлена в сторону уменьшения потенциала.

Связь между напряжённостью поля и разностью потенциалов: E =

Работа электростатического поля по перемещению заряда.

Электрическое поле перемещает заряд, действуя на него

с силой Fэл = E·|q| совершает работу.

Электрическое поле вызывает ускоренное прямолинейное движение заряда изменяет его кинетическую или потенциальную энергию

А= Fs = qEΔd А = q1 – φ2)= q φ = qU

А= −∆Wп= −(Wп2Wп1) А= ∆Wк= Wк2Wк1

- Если поле совершает положительную работу (вдоль силовых линий), то потенциальная энергия заряженного тела уменьшается (согласно закону сохранения энергии увеличивается кинетическая энергия и наоборот).

- Работа поля (электрической силы) не зависит от формы траектории и на замкнутой траектории равна нулю.

Эквипотенциальные поверхности- поверхности, все точки которых имеют одинаковый потенциал22

для однородного поля для поля точечного
- плоскость заряда -

концентрические

сферы
Эквипотенциальная поверхность имеется у любого проводника в электростатическом поле, т.к. силовые линии перпендикулярны поверхности проводника. Все точки внутри проводника имеют одинаковый потенциал (Δφ = 0). Напряженность внутри проводника Е=0, значит и разность потенциалов внутри Δφ = 0.

Электроемкость С - характеризует способность проводника накапливать электрический заряд на своей поверхности.

-не зависит от электрического заряда и напряжения.

- зависит от геометрических размеров проводников, их формы, взаимного

расположения, электрических свойств среды между проводниками.

С = = const C = Ф (Фарад)

Конденсатор - электротехническое устройство, служащее для быстрого накопления электрического заряда и быстрой отдачи его в цепь (два проводника, разделенных слоем диэлектрика ).

где d много меньше размеров проводника.
25


Обозначение на электрических схемах:

Все электрическое поле сосредоточено внутри конденсатора. Заряд конденсатора - это абсолютное значение заряда одной из обкладок конденсатора.

Виды конденсаторов:
1. по виду диэлектрика: воздушные, слюдяные, керамические, электролитические
2. по форме обкладок: плоские, сферические, цилиндрические
3. по величине емкости: постоянные, переменные (подстроечные).


Тип конденсатора

Схематическое изображение

Формула для расчета емкости

Примечания

Плоский конденсатор

рис. 1.

C =

S - площадь пластины;
d - расстояние между пластинами.

Виды соединений конденсаторов
параллельное последовательное

С = С1 + С2 = +

q = q1 + q2 q = q1 = q2 = const

U = U1 = U2 U = U1 + U2

Конденсатор подключён к источнику тока

Конденсатор заряжен и отключён от источника тока

Uист. = Uс

Если менять d, S, ε то U = const,

а C и q меняются!

q = const

C и U меняются!

Энергия заряженного конденсатора W = = = Энергия конденсатора равна работе, которую совершит электрическое поле при сближении пластин конденсатора вплотную, или равна работе по разделению положительных и отрицательных зарядов, необходимой при зарядке конденсатора.
перейти в каталог файлов

Образовательный портал Как узнать результаты егэ Стихи про летний лагерь 3агадки для детей

Образовательный портал Как узнать результаты егэ Стихи про летний лагерь 3агадки для детей