Поле равномерно заряженной сферы.
Тема№8 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 Ньютона
q1 и 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.
 =  + + + …+ 
| 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
 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 = 
Дата добавления: 2021-03-18; просмотров: 46; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!