Работа электростатического поля по перемещению заряда.
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)
Принцип суперпозиции полей
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
Поле равномерно заряженной сферы. (R – радиус сферы; r – расстояние от центра сферы до точки поля)
Поле внутри вещества проводники диэлектрики
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. Связь между напряжённостью поля и разностью потенциалов: E = Работа электростатического поля по перемещению заряда. Электрическое поле перемещает заряд, действуя на него с силойFэл= E·|q|Þсовершает работу. Электрическое поле вызывает ускоренное прямолинейное движение заряда Þизменяет его кинетическую или потенциальную энергию А= Fs = qE∙Δd А = q(φ1 – φ2)= q∙∆ φ = qU А= −∆Wп= −(Wп2 − Wп1) А= ∆Wк= Wк2 – Wк1 - Если поле совершает положительную работу (вдоль силовых линий), то потенциальная энергия заряженного тела уменьшается (согласно закону сохранения энергии увеличивается кинетическая энергия и наоборот). - Работа поля (электрической силы) не зависит от формы траектории и на замкнутой траектории равна нулю. Эквипотенциальные поверхности- поверхности, все точки которых имеют одинаковый потенциал
для однородного поля для поля точечного концентрические сферы
Эквипотенциальная поверхность имеется у любого проводника в электростатическом поле, т.к. силовые линии перпендикулярны поверхности проводника. Все точки внутри проводника имеют одинаковый потенциал (Δφ = 0). Напряженность внутри проводника Е=0, значит и разность потенциалов внутри Δφ = 0. Электроемкость С - характеризует способность проводника накапливать электрический заряд на своей поверхности. - не зависит от электрического заряда и напряжения. - зависит от геометрических размеров проводников, их формы, взаимного расположения, электрических свойств среды между проводниками. С = = const [C] = Ф (Фарад) Конденсатор - электротехническое устройство, служащее для быстрого накопления электрического заряда и быстрой отдачи его в цепь (два проводника, разделенных слоем диэлектрика). где d много меньше размеров проводника.
Обозначение на электрических схемах:
Все электрическое поле сосредоточено внутри конденсатора. Заряд конденсатора - это абсолютное значение заряда одной из обкладок конденсатора. Виды конденсаторов:
Воспользуйтесь поиском по сайту: ©2015 - 2024 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|