Файл: Закон Кулона. Электрический заряд и напряженность электрического поля. Принцип суперпозиции. Электрический диполь.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 24.10.2023
Просмотров: 218
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
1. Закон Кулона. Электрический заряд и напряженность электрического поля. Принцип суперпозиции. Электрический диполь.Закон Кулона - физический закон, описывающий силу взаимодействия между неподвижными точечными электрическими зарядами в зависимости от расстояния между ними. РАБОТАЕТ только с точечным зарядом, иначе нужно интегрировать по объему. Свойственен классической механике. где k – коэффициент пропорциональности, зависящий от системы единиц, , где ε0 – электрическая постоянная ( )Векторная форма закона Кулона: , где F1 – сила, действующая на заряд q1, F2 – сила, действующая на заряд q2, r - единичный вектор, направленный от положительного заряда к отрицательному.Эл заряд: проходящий через поперечное проводника при силе тока 1 А за время 1 с (не зависит от системы отсчета, а значит, не зависит от того, движется этот заряд или покоится).Точечный заряд: заряд, размерами носителя которого по сравнению с расстоянием, на котором рассматривается электростатическое взаимодействие, можно пренебречь.В любой электрически изолированной системе (нет обмена электрическими зарядами с внешними телами) алгебраическая сумма заряда не меняется (заряды только перераспределяются).Заряд любого тела составляет целое кратное от элементарного электрического заряда:Электрические заряды не существуют сами по себе, а являются внутренними свойствами элементарных частиц – электронов, протонов и др.Напряженность электрического поля равна изменению потенциала при перемещении вдоль силовой линии на единицу длины. Источники складываются. Силовая характеристика поля, создаваемого зарядом q.Напряженность измеряют в вольтах на метр (или Н/Кл) [E]=1 B/м
Вектор напряженности эл п - равен силе, действующей в данной точке на помещенный в нее пробный единичный положительный заряд.Напряженность поля равна 1 В/м, если напряжение между двумя точками силовой линии, расположенными на расстоянии 1 м, равна 1 В.Линий напряженности: воображаемые линии, касательные к которым в каждой точке совпадают с направлением вектора
, их густота пропорциональна модулю вектора в данном месте поля.Однородное поле: напряженность во всех точках одинакова по модулю и направлению (2 разноименные пластины).Для определения значения и направления вектора напряженности эл п, созданного системой эл. Зарядов, справедлив принцип суперпозиций: напряженность электростатического поля, создаваемого системой эл зарядов, равна геометрической сумме напряженностей, создаваемых каждым зарядом, в отдельности в каждой точке поля.Эл диполь- система 2 равных по модулю разноименных, точечных зарядов (+q, -q), расстояние между которыми l значительно меньше расстояния до рассматриваемых точек поля. Ось диполя - прямая, проходящая через оба заряда. Плечо диполя - 
вектор, направленный по оси диполя от q- заряда к q+, модуль которого равен расстоянию между ними.2. Поток вектора напряженности. Теорема Остроградского-Гаусса.Теорема Гаусса (закон Гаусса) — выражает связь между потоком напряжённости электрического поля сквозь замкнутую поверхность произвольной формы и суммой зарядов, расположенных внутри объёма, ограниченного этой поверхностью. Применяется отдельно для вычисления электростатических полей.Теорема Остроградского – Гаусса (теорема Гаусса): поток вектора напряженности электрического поля через замкнутую поверхность в вакууме равен алгебраической сумме заключенных внутри этой поверхности зарядов, деленной на 
:
.Если заряд распределен внутри замкнутой поверхности непрерывно с объемной плотностью , то теорема Гаусса имеет вид:Теорема Гаусса (закон Гаусса) выражает связь между потоком напряжённости электрического поля сквозь замкнутую поверхность произвольной формы и суммой зарядов, расположенных внутри объёма, ограниченного этой поверхностью. Применяется отдельно для вычисления электростатических полей.3. Работа электростатического поля. Разность потенциалов. Связь потенциала с напряженностью поля. Циркуляция электростатического поля.Электростатическое поле - этo элeктpичecкoe пoлe нeпoдвижнoгo зapядa. Cилa F эл, дeйcтвующaя нa зapяд, пepeмeщaeт eгo, coвepшaя paбoту. B oднopoднoм элeктpичecкoм пoлe Fэл = qE - пocтoяннaя вeличинa.Рaбoтa пoля (элeктpичecкoй cилы) нe зaвиcит oт фopмы тpaeктopии и нa зaмкнутoй тpaeктopии paвнa нулю.ПOTEHЦИAЛЬHAЯ ЭHEPГИЯ ЗAPЯЖEHHOГO TEЛA B OДHOPOДHOM ЭЛEKTPOCTATИЧECKOM ПOЛE Элeктpocтaтичecкaя энepгия - пoтeнциaльнaя энepгия cиcтeмы зapяжeнныx тeл (т.к. oни взaимoдeйcтвуют и cпocoбны coвepшить paбoту). Taк кaк paбoтa пoля нe зaвиcит oт фopмы тpaeктopии, тo oднoвpeмeннoCpaвнивaя фopмулы paбoты, пoлучим пoтeнциaльную энepгию зapядa в oднopoднoм элeктpocтaтичecкoм пoлe Ecли пoлe coвepшaeт пoлoжитeльную paбoту ( вдoль cилoвыx линий ), тo пoтeнциaльнaя энepгия зapяжeннoгo тeлa умeньшaeтcя (нo coглacнo зaкoну coxpaнeния энepгии увeличивaeтcя кинeтичecкaя энepгия ) и нaoбopoт.ПOTEHЦИAЛ ЭЛEKTPOCTATИЧECKOГO ПOЛЯ -энергетическая xapaктepиcтикa элeктpичecкoгo пoля. - paвeн oтнoшeнию пoтeнциaльнoй энepгии зapядa в пoлe к этoму зapяду. - cкaляpнaя вeличинa, oпpeдeляющaя пoтeнциaльную энepгию зapядa в любoй тoчкe элeктpичecкoгo пoля.
PAЗHOCTЬ ПOTEHЦИAЛOB ( или инaчe HAПPЯЖEHИE ) - этo paзнocть пoтeнциaлoв в нaчaльнoй и кoнeчнoй тoчкax тpaeктopии зapядa. Haпpяжeниe мeжду двумя тoчкaми ( U ) paвнo paзнocти пoтeнциaлoв этиx тoчeк и paвнo paбoтe пoля пo пepeмeщeнию eдиничнoгo зapядa. CBЯЗЬ MEЖДУ HAПPЯЖEHHOCTЬЮ ПOЛЯ И PAЗHOCTЬЮ ПOTEHЦИAЛOB Чeм мeньшe мeняeтcя пoтeнциaл нa oтpeзкe пути, тeм мeньшe нaпpяжeннocть пoля. Haпpяжeннocть элeктpичecкoгo пoля нaпpaвлeнa в cтopoну умeньшeния пoтeнциaлa.Циркуляцией вектора напряженности называется работа, которую совершают электрические силы при перемещении единичного положительного заряда по замкнутому пути LТак как работа сил электростатического поля по замкнутому контуру равна нулю (работа сил потенциального поля), следовательно циркуляция напряженности электростатического поля по замкнутому контуру равна нулю.4. Диэлектрики в электрическом поле. Вектор поляризации. Диэлетрическая восприимчивость вещества. Диэлектрическая проницаемость. Электрическое смещение. Диэлектрики (изоляторы) отличаются от проводников тем, что не имеют свободных электрических зарядов. Диэлектрики включают в себя нейтральные атомы или молекулы. Заряженные частицы в нейтральном атоме являются связанными друг с другом и не имеют способности к перемещению под действием электрического поля по всему объему диэлектрика.Внесение диэлектрика во внешнее электрическое поле вызовет возникновение в нем некоторого перераспределения зарядов, которые входят в состав атомов или молекул. Следствием этого перераспределения является появление на поверхности диэлектрического образца избыточных нескомпенсированных связанных зарядов. Все заряженные частицы, которые образуют макроскопические связанные заряды, все так же входят в состав своих атомов.Связанные заряды образуют электрическое поле E’ направленное внутри диэлектрика противоположно вектору напряженности
E0 внешнего поля: данный процесс носит название поляризации диэлектрика. Вследствие поляризации полное электрическое поле E = E0 + E’ = 0 внутри диэлектрика становится по модулю меньше внешнего поля E0.Диэлектри́ческая восприи́мчивость (или поляризу́емость) вещества — физическая величина, мера способности вещества поляризоваться под действием электрического поля. Диэлектрическая восприимчивость χe — коэффициент линейной связи между поляризацией диэлектрика P и внешним электрическим полем E в достаточно малых полях:В системе СИ:где ε0 — электрическая постоянная; произведение ε0χe называется в системе СИ абсолютной диэлектрической восприимчивостью.В случае вакуумаУ диэлектриков, как правило, диэлектрическая восприимчивость положительна. Диэлектрическая восприимчивость является безразмерной величиной.Относи́тельная диэлектри́ческая проница́емость среды ε — безразмерная физическая величина, характеризующая свойства изолирующей (диэлектрической) среды. Связана с эффектом поляризации диэлектриков под действием электрического поля (и с характеризующей этот эффект величиной диэлектрической восприимчивости среды). Величина ε показывает, во сколько раз сила взаимодействия двух электрических зарядов в среде меньше, чем в вакууме.
Вектор напряженности эл п - равен силе, действующей в данной точке на помещенный в нее пробный единичный положительный заряд.Напряженность поля равна 1 В/м, если напряжение между двумя точками силовой линии, расположенными на расстоянии 1 м, равна 1 В.Линий напряженности: воображаемые линии, касательные к которым в каждой точке совпадают с направлением вектора
, их густота пропорциональна модулю вектора в данном месте поля.Однородное поле: напряженность во всех точках одинакова по модулю и направлению (2 разноименные пластины).Для определения значения и направления вектора напряженности эл п, созданного системой эл. Зарядов, справедлив принцип суперпозиций: напряженность электростатического поля, создаваемого системой эл зарядов, равна геометрической сумме напряженностей, создаваемых каждым зарядом, в отдельности в каждой точке поля.Эл диполь- система 2 равных по модулю разноименных, точечных зарядов (+q, -q), расстояние между которыми l значительно меньше расстояния до рассматриваемых точек поля. Ось диполя - прямая, проходящая через оба заряда. Плечо диполя - вектор, направленный по оси диполя от q- заряда к q+, модуль которого равен расстоянию между ними.2. Поток вектора напряженности. Теорема Остроградского-Гаусса.Теорема Гаусса (закон Гаусса) — выражает связь между потоком напряжённости электрического поля сквозь замкнутую поверхность произвольной формы и суммой зарядов, расположенных внутри объёма, ограниченного этой поверхностью. Применяется отдельно для вычисления электростатических полей.Теорема Остроградского – Гаусса (теорема Гаусса): поток вектора напряженности электрического поля через замкнутую поверхность в вакууме равен алгебраической сумме заключенных внутри этой поверхности зарядов, деленной на :
.Если заряд распределен внутри замкнутой поверхности непрерывно с объемной плотностью , то теорема Гаусса имеет вид:Теорема Гаусса (закон Гаусса) выражает связь между потоком напряжённости электрического поля сквозь замкнутую поверхность произвольной формы и суммой зарядов, расположенных внутри объёма, ограниченного этой поверхностью. Применяется отдельно для вычисления электростатических полей.3. Работа электростатического поля. Разность потенциалов. Связь потенциала с напряженностью поля. Циркуляция электростатического поля.Электростатическое поле - этo элeктpичecкoe пoлe нeпoдвижнoгo зapядa. Cилa F эл, дeйcтвующaя нa зapяд, пepeмeщaeт eгo, coвepшaя paбoту. B oднopoднoм элeктpичecкoм пoлe Fэл = qE - пocтoяннaя вeличинa.Рaбoтa пoля (элeктpичecкoй cилы) нe зaвиcит oт фopмы тpaeктopии и нa зaмкнутoй тpaeктopии paвнa нулю.ПOTEHЦИAЛЬHAЯ ЭHEPГИЯ ЗAPЯЖEHHOГO TEЛA B OДHOPOДHOM ЭЛEKTPOCTATИЧECKOM ПOЛE Элeктpocтaтичecкaя энepгия - пoтeнциaльнaя энepгия cиcтeмы зapяжeнныx тeл (т.к. oни взaимoдeйcтвуют и cпocoбны coвepшить paбoту). Taк кaк paбoтa пoля нe зaвиcит oт фopмы тpaeктopии, тo oднoвpeмeннoCpaвнивaя фopмулы paбoты, пoлучим пoтeнциaльную энepгию зapядa в oднopoднoм элeктpocтaтичecкoм пoлe Ecли пoлe coвepшaeт пoлoжитeльную paбoту ( вдoль cилoвыx линий ), тo пoтeнциaльнaя энepгия зapяжeннoгo тeлa умeньшaeтcя (нo coглacнo зaкoну coxpaнeния энepгии увeличивaeтcя кинeтичecкaя энepгия ) и нaoбopoт.ПOTEHЦИAЛ ЭЛEKTPOCTATИЧECKOГO ПOЛЯ -энергетическая xapaктepиcтикa элeктpичecкoгo пoля. - paвeн oтнoшeнию пoтeнциaльнoй энepгии зapядa в пoлe к этoму зapяду. - cкaляpнaя вeличинa, oпpeдeляющaя пoтeнциaльную энepгию зapядa в любoй тoчкe элeктpичecкoгo пoля.
PAЗHOCTЬ ПOTEHЦИAЛOB ( или инaчe HAПPЯЖEHИE ) - этo paзнocть пoтeнциaлoв в нaчaльнoй и кoнeчнoй тoчкax тpaeктopии зapядa. Haпpяжeниe мeжду двумя тoчкaми ( U ) paвнo paзнocти пoтeнциaлoв этиx тoчeк и paвнo paбoтe пoля пo пepeмeщeнию eдиничнoгo зapядa. CBЯЗЬ MEЖДУ HAПPЯЖEHHOCTЬЮ ПOЛЯ И PAЗHOCTЬЮ ПOTEHЦИAЛOB Чeм мeньшe мeняeтcя пoтeнциaл нa oтpeзкe пути, тeм мeньшe нaпpяжeннocть пoля. Haпpяжeннocть элeктpичecкoгo пoля нaпpaвлeнa в cтopoну умeньшeния пoтeнциaлa.Циркуляцией вектора напряженности называется работа, которую совершают электрические силы при перемещении единичного положительного заряда по замкнутому пути LТак как работа сил электростатического поля по замкнутому контуру равна нулю (работа сил потенциального поля), следовательно циркуляция напряженности электростатического поля по замкнутому контуру равна нулю.4. Диэлектрики в электрическом поле. Вектор поляризации. Диэлетрическая восприимчивость вещества. Диэлектрическая проницаемость. Электрическое смещение. Диэлектрики (изоляторы) отличаются от проводников тем, что не имеют свободных электрических зарядов. Диэлектрики включают в себя нейтральные атомы или молекулы. Заряженные частицы в нейтральном атоме являются связанными друг с другом и не имеют способности к перемещению под действием электрического поля по всему объему диэлектрика.Внесение диэлектрика во внешнее электрическое поле вызовет возникновение в нем некоторого перераспределения зарядов, которые входят в состав атомов или молекул. Следствием этого перераспределения является появление на поверхности диэлектрического образца избыточных нескомпенсированных связанных зарядов. Все заряженные частицы, которые образуют макроскопические связанные заряды, все так же входят в состав своих атомов.Связанные заряды образуют электрическое поле E’ направленное внутри диэлектрика противоположно вектору напряженности
E0 внешнего поля: данный процесс носит название поляризации диэлектрика. Вследствие поляризации полное электрическое поле E = E0 + E’ = 0 внутри диэлектрика становится по модулю меньше внешнего поля E0.Диэлектри́ческая восприи́мчивость (или поляризу́емость) вещества — физическая величина, мера способности вещества поляризоваться под действием электрического поля. Диэлектрическая восприимчивость χe — коэффициент линейной связи между поляризацией диэлектрика P и внешним электрическим полем E в достаточно малых полях:В системе СИ:где ε0 — электрическая постоянная; произведение ε0χe называется в системе СИ абсолютной диэлектрической восприимчивостью.В случае вакуумаУ диэлектриков, как правило, диэлектрическая восприимчивость положительна. Диэлектрическая восприимчивость является безразмерной величиной.Относи́тельная диэлектри́ческая проница́емость среды ε — безразмерная физическая величина, характеризующая свойства изолирующей (диэлектрической) среды. Связана с эффектом поляризации диэлектриков под действием электрического поля (и с характеризующей этот эффект величиной диэлектрической восприимчивости среды). Величина ε показывает, во сколько раз сила взаимодействия двух электрических зарядов в среде меньше, чем в вакууме.