Физика

Электростатика.

Способность к электриза-ции. - способность тел притягивать к себе предметы.

Эти тела оказ. заряженными.

Q=ne Q - заряд тела n=1,2,...

Заряды приобретаемые при электризации всегда кратны е и заряды явл. дискретными.

Сущ. три способа электриза-ции тел.

1) Электризация через трение - трибоэлектризаия.

2) Электризация наведением (явление электростатической индукции).

3)Электризация с помощью электритирования.

Электрическ. заряды сохр. на заряженных телах различное время в зависемости от способа электризации в1) и 2) - короткое время , 3) - годы и десятки лет.

В замкгутой системе элек-триз тел (нет обмена заряда-ми с внешними телами) алгебраическая сумма эл. зарядов остается постояной при любых процессах происходящих в этой системе.

Qi=const

i

Точечный заряд это физич. абстракция.

Точечным зарядом принято называть заряж. тело розмера которого малы по сравнению с расст. до точки исследова-ния.

Одноименные заряды отталкиваются, разноимен-ные притягиваются.

Зак. Куллона.

Сила взаимодействия междуточечными неподвиж зарядами

q1 и q2 прямопропорциа-нальны величине этих зарядов и обратнопропорц. расст. между ними.

F=k((q1q2)/r2

k=1/40 0=8,8510-12 Ф/M

0 - фундоментальная газовая постоянная назв газовой постоянной.

k=9109 M/Ф

Зак. Куллона (в другом виде)

F=(1/40)q1q2r2

вакуум =1

F=(1/40)q1q2r2

для среды 1

Если точечн. заряд помес-титьв однородн. безгра-нич.среду куллоновская сила уменьшится в раз по сравнению с вакуумом. - диэлектр. проницаемость среды.

У любой среды кроме вакуума >1.

Зак. Куллона в векторной форме.

Для этого воспользуемся единичным ортом по направлению вдоль расстоя-ния между двумя зарядами.

_ _ _ _

er=r/r r =err

_ _

F=(1/40)q1q2r)r3 векторная форма

В Си - сист единица заряда 1Кл=1Ас

1Куллон - это заряд, проте-каемый за 1 с через все поперечное сечение провод-ника, по которому течет

то А с силой 1А.

Зак.Куллона может быть применен для тел значи-тельных размеров если их разбить

на точечные заряды.

Кулл. силы - центральные, т.е.

они направлены по линии соед.

центр зарядов.

Зак. Куллона справедлив для очень больших расстояний до десятков километров. При уменьш. расст. до 10-15 м справедлив, при меньших несправедлив.

Электростатич. поле.

Хар. электростатич.поля.

_ _

(Е, D,)

В пространстве вокруг эл. зарядов возникает электро-статическое поле (заряды не подвиж.).

Принято считать, что электростатическое поле является объективной реальностью. Обнаружить поле можно с помощью пробных электрических зарядов.

Пробн., полож., точечный заряд должен быть таким, чтобы он не искажал карти-ны иследуемого поля.

Напр. электростатич. поля.

_

Е - напряженность электро-статического поля. Напря-женность электростатическо-го поля является силовой характеристикой.

_ Напр. поля в данной

Е=F/q0 точке пространства

явл. физ. вел. численно равная силе (куллоновск.)

действ. в данной точке на единичный неподвижный пробный заряд.

[E]=H/Кл [E]=В/м

Силовая линия - линия, в каждой точке которой напр. поля Е направлена по касательной.

Силовые линии строят с опред.

густотой соответствующей модулю напр. поля: через площадку 1 м2 проводят количество линий Е равное модулю Е.

При графическом представ-лении видно, что в местах с более

густым располож. Е напр. больше.

Вывод формул для напр. поля точечн. заряда.

q - заряд создающий поле.

q0 - пробн. заряд.

Е=(1/40)qq0)/(r2q0)

E=(1/40)q/r2

Из E=(1/40)q/r2 следует что Е зависет прямопропор-цианально величине заряда и обратнопропорц. расст. от заряда до т. исследов.

В однородн. безгр. среде с 1

(>1) напр. поля уменьш. в  раз.

E=(1/40)q/r2

_

E=(1/40)q2/r3

Электрическое смеще-ние.

_

Опред. формулой для D явл. следущее в данной т. среды электрическое смещение численно равно произвед. диэлектр. проницаемости, эл. постоянн. и напр. поля.

_

DE D=0E

[D]=Кл/м2

Напр. эл. поля завсет от среды поэтому при наличии несколбких грани-чащих диэлектриков на границе разрыва двух сред напр. поля меняется скачком (линии

_

вектора Е терпят разрыв).

_

Вектор D не завис. от  среды т.е. явл. однаков. по величине

_

во всех средах т.е. скачка D нет , разрыва нет.

_

Покажем что D независ от .

D=0(kq)/(0r2)

D=(1/4)q/(r2)

Потенцеал поля.

Силы электростатич. поля консервативные т.е. независ. от траэктории движения заряда.

_

F=- gradП

Fx= -П/x аналогич Fy и Fz

1) F= - dП/dr

Для электростатич. сил F=f(r).

Воспользуемся этой зависе-мостью для введения третей характеристики поля - потенцеала.

Преобр. 1)

2) dП= - Fdr F - кулло-новская сила взаимодействия между двумя точечн. заряда-ми q и q0.

F=k(qq0/r2) Подставим F в 2) и проинтегрируем лев. и прав. часть.

3) dП= -k(qq0/r2)dr из 3)

П= -kqq0dr/r2=

=kqq01/r)+C

Разделим лев. и прав. часть 4) на q0.

5)=П/q0=(1/40 )q/r)+C

6) =П/q0 Потенцеал поля в данной точке численно равен потенцеальной энерии пробного заряда помещенно-го в данную точку.

[]=B=Дж/К

7) =(1/40 )q/r) при =0 rd при r=const ,

1/r при q=const

При q>0 >0 +

При q>, p=q, =1 , r=OC

E - ?

_

E=2Пр.Е+

Е+=Е_ в силу симметрии зар.

Е+=Е_=k(q/(r)2)

E+/E_=cos= /2r

Пр.Е+=Пр.Е_=Е( /2)

E=2Пр.Е+=2Пр.Е

Пр.Е+=Е+сos=(kq/(r)2)

/2r



Пр.Е+/E+=cos E+

rr при r>>

E=2(kq/(r)2)=kq /(r)3=

=kp/r3

(неправильно)

E=k(p/r3)

_ _

Потоки D и Е.

Пусть электростатическое поле будет однородно т.е. такое

_

поле у котор. D=const и все линии поля по направле-нию , введ. в это поле плоск. поверхность площадью S, строем нормаль.

_

Пр.D=Dncos



поток D D=DcosS

1) D=Dncos

_ _

Потоком D или E назв. физ. вел. числ. = кол - ву. линий

_ _

D или Е пронизывающих исследуемую поверхность при

_ _

условии D или Е поверх-ности.

Е=ЕnS 2)

[D]=Кл [Е]=Вм