Электростатика Постоянный электрический ток Тема лекции Электростатика

Электростатика. Постоянный электрический ток. Тема лекции

Электростатика изучает законы взаимодействия неподвижных зарядов

Электрический заряд. Закон Кулона Электрический заряд – скалярная физическая величина, характеризующая интенсивность взаимодействия электрически заряженных тел. Величина обозначается буквой Q, q и измеряется в Кулонах (Кл) Точечный заряд – заряженное тело, размерами которого можно пренебречь по сравнению с расстояниями от этого тела до других заряженных тел. Закон взаимодействия точечных зарядов отражается в законе Кулона. ε 0=8, 85*10 -12 Кл 2/(Н*м 2) - электрическая постоянная ε - диэлектрическая проницаемость среды r - расстояние между зарядами

Свойства электрического заряда 1. Существуют 2 вида заряда: положительный и отрицательный. 2. Электрический заряд дискретен, т. е. существует минимальный, неделимый заряд (элементарный). Любое значение заряда кратно элементарному заряду. 3. Электрический заряд инвариантен, т. е. не зависит от выбора системы отсчета. 4. Для заряда справедлив закон сохранения. Элементарный заряд имеют субатомные частицы: протон и электрон. Протон имеет положительный заряд +1, 6*10 -19 Кл. Электрон имеет точно такой же отрицательный заряд -1, 6*10 -19 Кл.

Электростатическое поле Заряды взаимодействуют посредством окружающих их электрических полей. Электрическое поле – особый вид материи, окружающее электрически заряженные тела. Оно невидимо глазу, но существует. Характеристики электрического поля: 1. Напряжённость – силовая характеристика 2. Потенциал – энергетическая характеристика

Напряжённость Напряженность – векторная физическая величина, определяемая силой, действующей на единичный положительный заряд. Напряженность измеряется в вольтах на метр (В/м). По физическому смыслу, модуль напряженности численно равен силе, действующей на единичный заряд (1 Кулон). Направление вектора напряженности в данной точке, совпадает с направлением силы, действующей на заряд.

Напряжённость поля точечного заряда r - расстояние от заряда до точки

Если полей несколько, то они накладываются друг на друга. Принцип суперпозиции: напряженность результирующего поля, создаваемого системой зарядов, равна геометрической сумме напряженностей полей, создаваемых в данной точке каждым из зарядов в отдельности:

Лини напряженности — линии, касательные к которым в каждой точке совпадают с направлением вектора напряженности. Линии напряженности имеют свойства: • Линии напряженности не пересекаются между собой. • Линии напряженности электростатического поля начинаются на положительных зарядах и заканчиваются на отрицательных. Густота линий напряженности пропорциональна напряженности электрического поля (где электрическое поле интенсивнее там линии гуще расположены).

Потенциал – скалярная физическая величина равная отношению потенциальной энергии заряда к величине этого заряда. Потенциал численно равен потенциальной энергии, которой обладал бы в данной точке поля единичный положительный заряд. Потенциал измеряется в вольтах (В).

Потенциал поля точечного заряда: r - расстояние от заряда до точки

Если полей несколько, то потенциал результирующего поля равен сумме потенциалов полей: Воображаемая поверхность, все точки которой имеют одинаковый потенциал, называется эквипотенциальной поверхностью.

Связь напряжённости и потенциала: Работа электрического поля при перемещении заряда: Работа электрического поля не зависит от формы траектории, а определяется начальным и конечным положением заряда q

Электрический ток - упорядоченное движение электрических зарядов. Условия существования электрического тока. 1. Наличие в теле свободных заряженных частиц (носителей тока). 2. Наличие электрического поля.

Сила тока – скалярная физическая величина равная отношению заряда q, прошедшего через поперечное сечение проводника, ко времени t: За направление тока принимается направление, в котором перемещаются положительные заряды. Сила тока измеряется в амперах (А). При силе тока в 1 ампер через поперечное сечение проводника за 1 секунду проходит заряд 1 кулон

Электродвижущая сила (эдс) – физическая величина равная отношению работы сторонних сил по перемещению заряда к величине этого заряда: Сторонние силы – это силы неэлектростатического происхождения, осуществляющие в источнике тока разделение зарядов. Эдс измеряется в вольтах (В). ε

Напряжение – физическая величина равная отношению работы электростатических и сторонних сил по перемещению заряда к величине этого заряда: Напряжение измеряется в вольтах (В).

Закон Ома. Сопротивление проводников. Величина сопротивления R зависит от формы и размеров проводника, а также от свойств материала, из которого он сделан. Для однородного цилиндрического проводника: где l — длина проводника, S — площадь его поперечного сечения, ρ — удельное электрическое сопротивление.

Работа тока: t – время, I – сила тока, U – напряжение Работа измеряется в Джоулях (Дж) Мощность тока: I – сила тока, U – напряжение Мощность измеряется в ваттах (Вт)

В случае, когда проводник неподвижен и химических превращений в нем не совершается, работа тока затрачивается на нагревание проводника. В результате в проводнике выделяется количество теплоты Q Закон Джоуля-Ленца: Q I R t – время, I – сила тока, R – сопротивление проводника Q измеряется в Джоулях (Дж)