Работа сил электростатического поля. Потенциальная энергия заряда. Разность потенциалов. Связь между напряжённостью и разностью потенциалов.
БИЛЕТ 4
Сила взаимодействия точечных зарядов. Закон Кулона. Диэлектрическая проницаемость среды. Электрическая постоянная.
Электрический заряд – скалярная физическая величина, определяющая интенсивность электромагнитных взаимодействий.
Существуют два вида заряда – положительный и отрицательный. Одноимённые заряды отталкиваются, разноимённые – притягиваются.
Единица измерения заряда – 1 Кл (кулон).
1 Кл – это электрический заряд, который проходит через поперечное сечение проводника за 1 с при силе тока 1 А.
Точечным зарядом называется заряд, сосредоточенный на теле, размерами которого можно пренебречь по сравнению с расстояниями до других тел.
Взаимодействие точечных зарядов описывается законом Кулона.
Закон Кулона.
 |
Сила взаимодействия между двумя неподвижными точечными зарядами в вакууме прямо пропорциональна произведению модулей зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними и направлена по прямой, соединяющей эти заряды.
где k=9 109 Н м2/Кл2 – коэффициент пропорциональности.
 |
где e0=8,85 10-12 Кл2/Н м2 - электрическая постоянная.
Если взаимодействие точечных зарядов происходит не в вакууме, а в некоторой среде, то сила взаимодействия уменьшается в e раз, где e - диэлектрическая проницаемость среды.
Для вакуума и воздуха e=1.
Закон Кулона для точечных зарядов, находящихся в среде
|
|
|
 |
Закон Кулона справедлив и для заряженных шаров на любом расстоянии между их центрами, если объёмная или поверхностная плотность заряда каждого из них постоянна.
БИЛЕТ 5
Электрическое поле. Напряжённость – силовая характеристика электрического поля. Графическое изображение электрических полей. Принцип суперпозиции.
Электрическим полем называется вид материи, посредством которого осуществляется взаимодействие электрических зарядов.
Свойства электрического поля:
1) оно материально (обладает энергией);
2) порождается электрическим зарядом;
3) обнаруживается по действию на заряд.
Исследуется электростатическое поле с помощью пробного положительного заряда. Под пробным зарядом понимается заряд, собственное поле которого не изменяет исследуемое поле.
Напряжённость электростатического поля в данной точке поля – это векторная физическая величина, равная отношению силы, действующей со стороны поля на внесённый в данную точку пробный заряд, к величине этого заряда.
 |
Направление вектора напряжённости совпадает с направлением силы, действующей на положительный заряд.
Зная напряжённость в какой-либо точке пространства, можно определить силу, которая будет действовать на заряд, помещённый в данную точку. Поэтому напряжённость называется силовой характеристикой электрического поля.
|
|
|
Единица измерения напряжённости [Ē]=1Н/Кл=1 В/м.
Графически электрические поля изображаются с помощью силовых линий или линий напряжённости, которые проводятся в соответствии со следующими правилами:
1) касательная к линии напряжённости в каждой точке совпадает с направлением вектора напряжённости;
2) линии напряжённости всегда незамкнуты: они начинаются на поверхности положительно заряженных тел (или в бесконечности) и заканчиваются на поверхности отрицательно заряженных тел (или уходят в бесконечность);
3) линии напряжённости не пересекаются;
4) по густоте силовых линий судят о величине напряжённости.
Примеры изображения электростатических полей различных заряженных тел.
 |
Если поле создано точечным зарядом Q, то его напряжённость
Если электрическое поле создано несколькими источниками, то напряжённость такого поля рассчитывается на основании принципа суперпозиции.
Принцип суперпозиции.
 |
Напряжённость поля, созданного системой точечных зарядов q1, q2, …qn в некоторой точке пространства, равна векторной сумме напряжённостей полей, создаваемых каждым из этих зарядов в отдельности.
|
|
|
БИЛЕТ 28
Работа сил электростатического поля. Потенциальная энергия заряда. Разность потенциалов. Связь между напряжённостью и разностью потенциалов.
Пусть заряд q перемещается в электростатическом поле напряжённостью Е. На заряд действует сила электростатического поля F=qE. Работа сил электростатического поля при перемещении заряда:
А=F S=qE Scosa=qEd, где S – перемещение заряда, d – проекция перемещения на силовую линию, a - угол между вектором напряжённости и перемещением.
Работа сил электростатического поля не зависит от формы пути, а зависит только от начальной и конечной точек пути. Работа по замкнутому пути равна нулю. Силы, обладающие таким свойством, называются консервативными, а поля таких сил называются потенциальными, т.е. каждой точке поля можно поставить в соответствие значение некоторой характеристики, которая называется потенциал.
Работа сил электростатического поля равна убыли потенциальной энергии (так как эти силы консервативны):
А=Wп1-Wп2, где Wп1– потенциальная энергия заряда в начальной точке пути и Wп2– потенциальная энергия заряда в конечной точке пути.
|
|
|
Значение потенциальной энергии зависит от того, в какой точке значение потенциальной энергии принимается за нуль. Обычно считается, что Wп=0 в точке, удалённой на бесконечность. Тогда работа по перемещению заряда из какой-либо точки в бесконечность А=Wп-0= Wп.
Потенциальная энергия заряда в некоторой точке электростатического поля равна работе сил электростатического поля по перемещению заряда из данной точки в бесконечность.
 |
Если поле создано точечным зарядом Q, то потенциальная энергия заряда q, внесённого в это поле на расстоянии r от заряда Q:
Потенциал электрического поля в данной точке – скалярная физическая величина, равная отношению потенциальной энергии положительного пробного заряда, внесённого в данную точку поля, к величине этого заряда.
 |
Единица измерения потенциала [j]=1 Дж/Кл=1 В.
 |
Если поле создано точечным зарядом Q, то потенциал j равен
Работа электростатического поля А=Wп1-Wп2=qj1-qj2=q(j1-j2), где (j1-j2) – разность потенциалов или напряжение.
Разность потенциалов равна работе сил электростатического поля по перемещению единичного положительного заряда из точки с потенциалом j1 в точку с потенциалом j2.
Если приравнять два выражения для работы электростатического поля
qEd= q(j1-j2), то получим Ed=(j1-j2) или
Дата добавления: 2018-05-09; просмотров: 242; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!