Physics

взаимодействия

Силы взаимодействия двух неподвижных точеч-ных заряженных тел направлены вдоль прямой, со-единяющей эти тела.

Единица электрического заряда

Единица силы тока – ампер.

Один кулон (1 Кл) – это заряд, проходящий за 1 с че-рез поперечное сечение проводника при силе тока 1 А

g [Кулон=Кл]

е=1,610-19 Кл

-электрическая постоянная

БЛИЗКОДЕЙСТВИЕ И ДЕЙСТВИЕ НА РАССТОЯ-НИИ

Предположение о том, что взаимодействие меж-ду удаленными друг от друга телами всегда осущест-вляется с помощью промежуточных звеньев (или сре-ды), передающих взаимодействие от точки к точке, составляет сущность теории близкодействия.Распр. с конечной скоростью.

Теория прямого действия на расстоянии непо-средственно через пустоту. Согласно этой теории действие передается мгновенно на сколь угодно боль-шие расстояния.

Обе теории являются взаимно противоположны-ми друг другу. Согласно теории действия на рас-стоянии одно тело действует на другое непосредст-венно через пустоту и это действие передается мгно-венно.

Теория близкодействия утверждает, что любое взаимодействие осуществляется с помощью промежу-точных агентов и распространяется с конечной скоро-стью.

Существования определенного процесса в про-странстве между взаимодействующими телами, кото-рый длится конечное время, - вот главное, что отли-чает теорию близкодействия от теории действия на расстоянии.

Согласно идее Фарадея электрические заряды не действуют друг на друга непосредственно. Каждый из них создает в окружающем пространстве электри-ческое поле. Поле одного заряда действует на другой заряд, и наоборот. По мере удаления от заряда поле ослабевает.

Электромагнитные взаимодействия должны рас-пространятся в пространстве с конечной скоростью.

Электрическое поле существует реально, его свойства можно исследовать опытным путем, но мы не можем сказать из чего это поле состоит.

О природе электрического поля можно сказать, что поле материально; оно сущ. независимо от нас, от наших знаний о нем;

Поле обладает определенными свойствами, кото-рые не позволяют спутать его с чем-либо другим в окружающем мире;

Главное свойство электрического поля – дейст-вие его на электрические заряды с некоторой силой;

Электрическое поле неподвижных зарядов назы-вают электростатическим. Оно не меняется со вре-менем. Электростатическое поле создается только электрическими зарядами. Оно существует в про-странстве, окружающем эти заряды, и неразрывно с ним связано.

Напряженность электрического поля.

Отношение силы, действующей на помещенный в данную точку поля заряд, к этому заряду для каж-дой точки поля не зависит от заряда и может рас-сматриваться как характеристика поля.

Напряженность поля равна отношению силы, с которой поле действует на точечный заряд, к этому заряду.

Напряженность поля точечного заряда.

.

Модуль напряженности поля точечного заряда qo на расстоянии r от него равен:

.

Если в данной точке пространства различные заряженные частицы создают электрические поля, напряженности которых и т. д., то ре-зультирующая напряженность поля в этой точке рав-на:

СИЛОВЫЕ ЛИНИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛ.

НАПРЯЖЕННОСТЬ ПОЛЯ ЗАРЯЖЕННОГО ШАРА

Электрическое поле, напряженность которого одинакова во всех точках пространства, называется однородным.

Густота силовых линий больше вблизи заряжен-ных тел, где напряженность поля также больше.

-напряженность поля точечного заря-да.

Внутри проводящего шара (r > R) напряженность поля равна нулю.

ПРОВОДНИКИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ПОЛЕ.

В проводниках имеются заряженные частицы, способные перемещаться внутри проводника под влиянием электрического поля. Заряды этих частиц называют свободными зарядами.

Электростатического поля внутри проводника нет. Весь статический заряд проводника сосредоточен на его поверхности. Заряды в проводнике могут рас-полагаться только на его поверхности.

ЭЛЕМЕНТАРНЫЙ ЭЛЕКТПРИЧЕСКИЙ ЗАРЯД

-заряд капельки; е=1,610-19Кл

Два вида диэлектриков

Нейтральную систему зарядов называют элек-трическим диполем.

Полярные, состоящие из молекул, у которых цен-тры распределения положительных и отрицательных зарядов не совпадают.

Неполярные, состоящие из атомов или молекул, у которых центры распределения положительных и от-рицательных зарядов совпадают.

Поляризация диэлектриков.

Диэлектрическая проницаемость.

Смещение положительных и отрицательных свя-занных зарядов диэлектрика в противоположные сто-роны называют поляризацией.

Диэлектрическая проницаемость среды – это физическая величина, показывающая, во сколько раз модуль напряженности электрического поля внут-ри однородного диэлектрика меньше модуля напря-женности поля о в вакууме.

, - физич. вел-на, характ. эл-кие св-ва среды

Данная формула справедлива только для одно-родной среды.

Е= k -для точечного заряда и шара

- закон Кулона для зарядов, находя-щихся в однородном диэлектрике.

Силы между заряженными телами зависят от свойств среды, в которой эти тела находятся.

Потенциальная энергия заряженного тела в однород-ном электростатическом поле.

;

E

d1-d2 = d - на этом участке пути электрич. поле со-вершит положит. работу.

; F=qE;

A = qE (d1-d2) = qEd1-qEd2 = -(qEd2-qEd1) = - (Ep2 – Ep1) = - Ep

Если работа не зависит от формы траектории, то она равна изменению потенциальной энергии, взято-му с противоположным знаком.

A = -(Wp2-Wp1) = -Wp

Потенциальная энергия заряда в однородном электрическом поле равна:

Wp = qEd

Заряд q в отличие от массы может быть как по-ложит., так и отриц. Если A > 0, то Wp < 0, Wk > 0. Если A < 0, то Wp > 0, Wk < 0. Потенциальная энергия растет, а кинетическая энергия уменьшается.

A = Wk

На замкнутой траектории, когда заряд возвращается в начальную точку, А = 0: А = -Wp = -(Wp1-Wp1) = 0

Wp = qEd – qEd2

Физический смысл имеет не сама потенциальная энергия, а разность ее значений, определяемая рабо-той поля при перемещении заряда из начального по-ложения в конечное.

, где

 - диэлектрическая проницаемость среды

Ео – напряженность поля в вакууме

Е – напряженность электрического поля внутри одно-родного диэлектрика

ПОТЕНЦИАЛ ЭЛЕКТРОПОЛЯ И РАЗНОСТЬ ПО-ТЕНЦИАЛОВ

На замкнутой траектории работа электростатиче-ского поля всегда равна 0. Поля, обладающие таким свойством, называют потенциальными. Работу потен-циального поля можно выразить через изменение по-тенциальной энергии. А = - (Wp2 – Wp1).

Wp ~ q. - потенциал эл. поля

φ (фи) – скаляр, энергетическая характеристика электрического поля.

- потенциал однородного поля.

А = - (Wp2 – Wp1) = - q(φ2- φ1)=q(φ1- φ2)=qU

U = φ1 - φ2 = – разность потенциалов (напряжение)

Разность потенциалов между двумя точками рав-на 1, если при перемещении зарядов в 1 Кл из одной точки в другую эл. поле совершает работу в 1 Дж. Эту единицу называют вольтом (В); 1В = 1Дж/1 Кл

СВЯЗЬ МЕЖДУ НАПРЯЖЕННОСТЬЮ ЭЛ. ПОЛЯ И РАЗНОСТЬЮ ПОТЕНЦИАЛОВ. ЭКВИПОТЕНЦИ-АЛЬНЫЕ ПОВЕРХНОСТИ.

А= qEd – электрическое поле совершает работу

А = q(φ1 – φ2) = qU

[1В/м] - модуль вектора напря-женности поля

Формула показывает: чем меньше меняется по-тенциал на расстоянии d, тем меньше напряжен-ность электрического поля; если потенциал не меня-ется совсем, то напряженность поля равно 0.

При перемещении положительного заряда в на-правлении напряженности электрическое поле со-вершает положительную работу А = q(φ1 – φ2), то по-тенциал φ1 больше потенциала φ2. Напряженность электрического поля направлена в сторону убывания потенциала.

E = 1, если разность потенциалов между двумя точками на расст. 1 м в однородном поле = 1 В.

Все точки поверхности, перпендикулярные силовым линиям, имеют один и тот же потенциал. Все точки внутри проводника имеют один и тот же потенциал. Напряженность поля внутри проводника равна 0.

A=0; φ1= φ2

ЭЛЕКТРОЕМКОСТЬ. ЕДИНИЦЫ ЭЛ.ЕМКОСТИ.

В сильном электрическом поле (при большом напряжении) диэлектрик становится проводящим. Чем меньше увеличивается напряжение между про-водниками, тем больший заряд можно на них нако-пить.

Физическую величину, характеризующую спо-собность двух проводников накапливать электриче-ский заряд, называют электроемкостью.

Отношение заряда q одного из проводников к разности потенциалов между этим проводником и соседним не зависит от заряда. Оно определяется геометрическими размерами проводников