Потенциальная энергия заряженного тела Работа сил электростатического поля

Потенциальная энергия заряженного тела. Работа сил электростатического поля.

Гравитационное поле Электростатическое поле

+ 1 α d - d 1 S 2 d 2

Потенциальная энергия заряда в однородном электростатическом поле Энергия взаимодействия двух точечных зарядов

Потенциал электростатического поля и разность потенциалов На замкнутой траектории работа электростатического поля всегда равна нулю. Поля, обладающие таким свойством, называют потенциальными. Отношение потенциальной энергии к заряду не зависит от помещенного в поле заряда. Новая энергетическая количественная характеристика поля - потенциал, не зависящую от заряда, помещенного в поле.

Потенциал электростатического поля и разность потенциалов Потенциал электростатического поля - скалярная величина, равная отношению потенциальной энергии заряда в поле к этому заряду За точку отсчета потенциала выбирают в зависимости от задачи: а)потенциал Земли б)потенциал бесконечно удаленной точки поля в)потенциал отрицательной пластины конденсатора.

Потенциал электростатического поля и разность потенциалов Потенциал численно равен работе поля по перемещению единичного положительного заряда из данной точки электрического поля в бесконечность.

Принцип суперпозиции потенциалов: потенциал электрического поля системы зарядов равен алгебраической сумме потенциалов полей, создаваемых каждым из зарядов

Разность потенциалов Напряжение между двумя точками ( U ) равно разности потенциалов этих точек и равно Разность потенциалов - работе поля по перемещению единичного заряда. это разность потенциалов в начальной и конечной точках траектории заряда.

1. Вектор напряженности направлен в сторону уменьшения потенциала. 2. Электрическое поле существует, если существует разность потенциалов 3. Единица напряженности

Эквипотенциальные поверхности Поверхности равного потенциала(понятие, характеризующее широкий класс физических силовых полей) называют эквипотенциальными. все точки поверхности, перпендикулярной силовым линиям, имеют один и тот же потенциал.

Свойства ЭПП: • 1. работа при перемещении заряда вдоль эквипотенциальной поверхности не совершается; • 2. вектор напряженности перпендикулярен к ЭПП в каждой ее точке. • Эквипотенциальной является поверхность любого проводника, равна нулю разность потенциалов между любыми точками проводника •

Эквипотенциальные поверхности (однородное поле)

Эквипотенциальные поверхности (поле точечного заряда)

Потенциал заряженного шара а) Внутри шара Е=0, следовательно, потенциалы во всех точках внутри заряженного металлического шара одинаковы и равны потенциалу на поверхности шара. б) Снаружи поле шара убывает обратно пропорционально расстоянию от центра шара, как и в случае точечного заряда.

Электроемкость- это физическая величина характеризующая способность двух проводников накапливать электрический заряд. Электроемкость двух проводников называют отношение заряда одного из проводников к разности потенциалов между ними

Электроемкость Чем меньше напряжение U между проводниками при сообщении им зарядов +|q| и -|q|, тем больше электроемкость проводников. не зависит от q и U. зависит от геометрических размеров проводников, их формы, взаимного расположения, электрических свойств среды между проводниками.

Электроемкость Единица электроемкости. Формула С=q/U позволяет ввести единицу электроемкости. Электроемкость двух проводников численно равна единице , если при сообщении им зарядов +1 Кл и 1 Кл между ними возникает разность потенциалов 1 В. Эту единицу называют фарад(ф);

Конденсаторы Большой электроемкостью обладают систему из двух проводников, называемые конденсаторами. Конденсатор представляет собой два проводника , разделенные слоем диэлектрика , толщина которого мала по сравнению с размерами проводников

Конденсаторы Проводники в этом случае называются обкладками конденсатора. Под зарядом конденсатора принимают абсолютное значение заряда одной из обкладок. Плоский конденсатор Почти все электрическое поле сосредоточено внутри конденсатора

Поле плоского конденсатора. Идеализированное представление поля плоского конденсатора.

Назначение конденсаторов 1. Накапливать на короткое время заряд или энергию для быстрого изменения потенциала. 2. Не пропускать постоянный ток. 3. В радиотехнике: колебательный контур, выпрямитель. 4. Фотовспышка.

Виды конденсаторов: 1. по виду диэлектрика: воздушные, слюдяные, керамические, электролитические 2. по форме обкладок: плоские, сферические. 3. по величине емкости: постоянные, переменные (подстроечные).

Обозначение на электрических схемах: конденсатор постоянной емкости, общее обозначение постоянной емкости поляризованный переменной емкости построечный, общее обозначение

В настоящее время широко применяются бумажные конденсаторы для напряжений в несколько сот вольт и ёмкостью в несколько микрофарад. В таких конденсаторах обкладками служат две длинные ленты тонкой металлической фольги, а изолирующей прокладкой между ними – несколько более широкая бумажная лента, пропитанная парафином. Бумажной лентой покрывается одна из обкладок, затем ленты туго свёртываются в рулон и укладываются в специальный корпус. Такой конденсатор, имея размеры спичечного коробка, обладает ёмкостью 10 мк. Ф (металлический шар такой ёмкости имел бы радиус 90 км).

В радиотехнике применяются слюдяные конденсаторы небольшой ёмкости (от десятков до десятков тысяч пикофарад). В них листки станиоля прокладываются слюдой так, что все нечётные листки станиоля, соединённые вместе , образуют одну обкладку конденсатора, тогда как чётные листки образуют другую обкладку. Внешний вид и отдельные части такого конденсатора показаны на рисунке. Эти конденсаторы могут работать при напряжениях от сотен до тысяч вольт.

В последнее время слюдяные конденсаторы в радиотехнике начали заменять керамическими. Диэлектриком в них служит специальная керамика. Обкладки керамических конденсаторов изготавливаются в виде слоя серебра, нанесённого на поверхность керамики и защищённого слоем лака. Керамические конденсаторы изготавливаются на ёмкости о единиц до сотен пикофарад и на напряжения от сотен до тысяч вольт.

Широкое распространение получили так называемые электролитические конденсаторы, диэлектриком в которых служит тончайший окисный слой на поверхности алюминия или тантала, находящийся в контакте со специальным электролитом. Эти конденсаторы имеют большую ёмкость (до нескольких тысяч микрофарад) при небольших размерах.

Часто используются конденсаторы переменной емкости с воздушным или твёрдым диэлектриком. Они состоят из двух систем металлических пластин, изолированных друг от друга. Одна система пластин неподвижна, вторая может вращаться вокруг оси. Вращая подвижную систему, плавно изменяют ёмкость конденсатора.

Электроемкость плоского конденсатора Геометрия плоского конденсатора полностью определятся площадью S его пластин и расстоянием d между ними, от этих величин и должна зависеть емкость плоского конденсатора

Электроемкость шара

Последовательное соединение

Параллельное соединение