ЭЛЕКТРОСТАТИКА ЭЛЕКТРОДИНАМИКА 1 -2 -3 Автор Исхаков Артур

ЭЛЕКТРОСТАТИКА ЭЛЕКТРОДИНАМИКА (1 -2 -3) Автор: Исхаков Артур 119 группа

Электродинамика Электродинамика-раздел физики, в котором изучают электромагнитное взаимодействие между электрически заряженными телами и частицами. Электромагнитным называют взаимодействие( притяжение и отталкивание), возникающее между заряженными телами. Электростатика-раздел электродинамики, изучающий взаимодействие неподвижных ( статических) зарядов.

Электрический заряд Электричество — совокупность явлений, обусловленных существованием, взаимодействием и движением электрических зарядов. Электрический заряд- физическая величина, определяющая силу электромагнитного взаимодействия Наименьший заряд e=1, 6· 10 – 19 Кл

Закон сохранения заряда Суммарная величина электрического заряда в доступной нашим наблюдениями части Вселенной остается постоянной. Заряды Положительн ые (+) Отрицательны е (-) (элементарны й)

Закон Кулона Наличие у тела электрического заряда проявляется в его взаимодействии с другими заряженными телами. Одноимённые заряды отталкиваются друг от друга, разноимённые – притягиваются. (1785 г. Кулон). Точечный заряд – заряженное тело, размерами которого можно пренебречь по сравнению с расстояниями от этого тела до других, несущих электрический заряд.

Закон Кулона Сила взаимодействия двух точечных зарядов пропорциональна величине каждого из зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Q, q – заряды r – расстояние k – коэффициент пропорциональности (СИ) - единичный вектор, направленный вдоль прямой, соединяющей два заряда ε 0 = 8, 86 · 10 – 12 Ф/М - диэлектрическая постоянная вакуума.

Закон Кулона Точечный заряд – математическая абстракция. Т. к. заряды чаще всего распределяются не равномерно, то используют объёмную, поверхностную и линейную плотности зарядов. dq= ρd. V dq = σd. S dq = τdl

Напряжённость электрического поля Электрическое поле – особый вид материи, существующий вокруг любого заряженного тела. Любое взаимодействие тел осуществляется под действием поля. Электрическое поля не определимо чувствами человека. Для исследования электрического поля используют пробные заряды.

Напряжённость электрического поля – сила, действующая на единичный положительный заряд, помещённый в данную точку поля (В/м). Напряжённость электрического поля – характеристика поля – величина силы, действующая на пробный заряд, отнесённая к величине этого пробного заряда.

Принцип суперпозиции полей Напряжённость поля системы зарядов равна векторной сумме напряжённостей полей, которые создавал бы каждый из зарядов системы. Принцип суперпозиции полей позволяет находить напряженность поля от любых зарядов, распределенных в пространстве. Т. к. напряжённость – вектор, вычисления осложняются. Поэтому часто приходится сначала вычислять отдельные составляющие вектора Е, а общую величину находить их суммированием. Для прямоугольной системы координат:

Электрический диполь ЭД – система двух равных по модулю разноимённых точечных зарядов, расстояние между которыми значительно меньше расстояния до рассматриваемых точек поля. Плечо диполя – вектор, направленный по оси диполя (через 2 заряда) от отрицательного заряда к положительному, равный расстоянию между ними.

Электрический момент диполя ЭМП – вектор, совпадающий по направлению с плечом диполя.

Линии напряжённости ЛН (силовые линии) – линии, касательные к которым в каждой точке совпадают с направлением . ЛН по направлению совпадают с направлением вектора напряжённости. Характеристику значения напряжённости электростатического поля графически отображают густотой ЛН.

Работа сил электростатического поля. Работы при перемещении точечного заряда Q 0 из точки 1 в точку 2 в электростатическом поле точечного заряда Q. r 1, r 2 – расстояния от точек 1 и 2 до заряда Q.

Работа сил электростатического поля не зависит от траектории перемещения, а определяется только начальным и конечным положением точек 1 и 2. Электростатическое поле потенциально, силы электростатического поля консервативны.

Потенциальная энергия заряда W – потенциальная энергия заряда Q 0 в поле заряда Q, на расстоянии r от него. Одноимённ ые заряды Разноимённ ые заряды • QQ 0 > 0 • Wотталкивания> 0 • QQ 0 < 0 • Wпритяжения < 0

Потенциал электростатического поля Физическая величина, определяемая потенциальной энергией положительного заряда Q 0, помещённого в данную точку. Физическая величина, определяемая работой по перемещению единичного положительного заряда Q 0 при удалении его из данной точки в бесконечность. 1 В=1 Дж/Кл

Потенциал электростатического поля точечного заряда в вакууме r – расстояние до заряда Q.

Принцип суперпозиции электростатических полей Если поле создаётся несколькими зарядами, то потенциал поля системы зарядов равен алгебраической сумме потенциалов полей всех этих зарядов. Потенциал – энергетическая характеристика электростатического поля

Работа потенциалов двух точек 1 и 2 в электростатическом поле определяется работой, совершаемой силами поля, при перемещении единичного положительного заряда из точки 1 в точку 2. Измеряется в Вольтах.

Эквипотенциальные поверхности ЭП – поверхности, во всех точках которых потенциал φ имеет одинаковое значение. ЭП используются для графического изображения распределения потенциала электростатического поля. Вектор напряжённости всегда перпендикулярен ЭП, направлен в сторону убывания потенциала.

Проводники в электростатическом поле Проводники – тела, в которых электрических заряд может перемещаться по всему объёму. Проводники первого рода. Перенесение зарядов не сопровождается химическими превращениями. (Металлы) Проводники второго рода. Перенесение заряда ведёт к химическим изменениям. (Расплавы солей, растворы кислот)

Электростатическая индукция — явление наведения собственного электростатического поля, при действии на тело внешнего электрического поля. Явление обусловлено перераспределением зарядов внутри проводящих тел, а также поляризацией внутренних микроструктур у непроводящих тел. Внешнее электрическое поле может значительно исказиться вблизи тела с индуцированным электрическим полем.

Электростатическая индукция в проводниках Перераспределение зарядов в хорошо проводящих металлах при действии внешнего электрического поля происходит до тех пор, пока заряды внутри тела практически полностью не скомпенсируют внешнее электрическое поле. При этом на противоположных сторонах проводящего тела появятся противоположные наведённые(индуцированные) заряды.

Диэлектрики в электростатическом поле Диэлектрики – тела, в которых практически отсутствуют свободные заряды. (Стекло, пластмасса) Полярные диэлектрики состоят из полярных молекул (Н 2 О, NH 3, SO 2, CO). Полярные молекулы – молекулы, которые в отсутствии внешнего электрического поля обладают дипольным моментом ( имеют ассиметричное строение). Неполярные диэлектрики состоят из неполярных молекул (N 2, H 2, O 2, CO 2). Неполярные молекулы – молекулы, имеющие симметричное строение.

Диэлектрики Полярные молекулы Неполярные молекулы

Поляризация диэлектрика Диэлектрики в электростатическом поле поляризуются. Поляризация диэлектрика – процесс ориентации диполей или появление под воздействием электрического поля ориентированных по полю диполей.

Электроёмкость Уединённый проводник – проводник, удалённый от других тел и зарядов. Электроёмкость опредёляется зарядом, сообщение которого проводнику изменяет его потенциал на единицу Единица электроёмкости: фарад (1 Ф=1 Кл/В). Майкл Фарадей

Конденсатор – система из двух плоских проводников с одинаковыми по модулю, но противоположными по знаку зарядами, форма и расположение которых таковы, что поле сосредоточено в узком зазоре между обкладками. Электроёмкость конденсатора – физическая величина, равная отношению заряда Q, накопленного в конденсаторе, к разности потенциалов (φ1 – φ2) между его обкладками.

Плоский конденсатор представляет собой две параллельные пластины, каждая площадью S, расположенные на расстоянии d друг от друга и имеющие заряды +Q, -Q. Электроёмкость плоского конденсатора. ε – диэлектрическая проницаемость диэлектрика.

Конденсаторы

Соединение конденсаторов Параллельное соединение. Последовательное соединение.

Энергия электростатического поля W – энергия системы неподвижных точечных зарядов (Дж). φi – потенциал, создаваемый всеми зарядами, кроме i-того, в той точке, где находится заряд Qi. Энергия уединённого заряженного проводника.

Энергия конденсатора Энергия заряжённого конденсатора: ∆ φ – разность потенциалов между обкладками конденсатора. Энергия плоского конденсатора: Е – напряжённость электростатического поля в конденсаторе. V=Sd – объём конденсатора.

Объёмная плотность энергии ОПЭ – энергия электростатического поля в единице объёма. Единицей объёмной плотности энергии является Дж/м^3.

Задача № 1 Рассчитать электрическую ёмкость Земли. По приблизительным недавним подсчётам положим радиус Земли равный 6371 км. Имеем Ответ: С=708, 5 мк. Ф.

Задача № 2 Вычислить электрическую ёмкость головы человека. Представим, что голова человека является сферой. Для определённости длину дуги окружности, огибающей голову возьмём равной 58 см, основываться будем на измерениях собственной головы автора сей работы. Отсюда R=0. 092 м. Ответ: в достаточно грубом приближении электроёмкость головы человека составляет ≈ 10, 23 п. Ф.

Сведения Земля постоянно испытывает электромагнитные воздействия со стороны Солнца, что, конечно же, сказывается на устойчивость собственного магнитного и электрического поля.

Сведения Электрическая емкость гигантских сооружений столь велика, что при вращении Земли вокруг оси она заставляет геомагнитное поле вибрировать. И распространяется сигнал в межгалактические глубины.

Сведения Эффект притяжения молнии к руке объясняется тем, что тело человека обладает определенной электриче ской емкостью, которая позволяет увеличивать разность потенциалов между центральным электродом и сферой.

Учёный сильно удивлён, В магнитном поле электрон, И лазер - квантовый прибор, Идей талантливых простор. Машина или самолёт, Большой корабль колет лёд, И атом служит нам сейчас, Всё это физика для нас! Без физики не только свет, Компьютер или Интернет, Мы не могли бы получить, Давайте физику учить!

Спасибо за внимание! Исхаков Артур 119 группа.