Скачать презентацию Лекции по курсу Основы физики звука 6 1 Скачать презентацию Лекции по курсу Основы физики звука 6 1

6 Электрическое поле.ppt

  • Количество слайдов: 14

Лекции по курсу Основы физики звука 6 1 Лекции по курсу Основы физики звука 6 1

Электрическое поле Каждое заряженное тело создает в окружающем пространстве электрическое поле. Это поле оказывает Электрическое поле Каждое заряженное тело создает в окружающем пространстве электрическое поле. Это поле оказывает силовое действие на другие заряженные тела. Главное свойство электрического поля – действие на электрические заряды с некоторой силой. Для количественного определения электрического поля вводится силовая характеристика напряженность электрического поля. Напряженностью электрического поля называют физическую величину, равную отношению силы, с которой поле действует на положительный пробный заряд, помещенный в данную точку пространства, к величине этого заряда: 2

Напряженность электрического поля – векторная физическая величина. Направление вектора совпадает в каждой точке пространства Напряженность электрического поля – векторная физическая величина. Направление вектора совпадает в каждой точке пространства с направлением силы, действующей на положительный пробный заряд. Электрическое поле неподвижных и не меняющихся со временем зарядов называется электростатическим. Напряженность электрического поля, создаваемого системой зарядов в данной точке пространства, равна векторной сумме напряженностей электрических полей, создаваемых в той же точке зарядами в отдельности: В соответствии с законом Кулона, напряженность электростатического поля, создаваемого точечным зарядом Q на расстоянии r от него, равна по модулю: 3

Для наглядного представления электрического поля используют силовые линии. Эти линии проводятся так, чтобы направление Для наглядного представления электрического поля используют силовые линии. Эти линии проводятся так, чтобы направление вектора в каждой точке совпадало с направлением касательной к силовой линии. При изображении электрического поля с помощью силовых линий, их густота должна быть пропорциональна модулю вектора напряженности поля. Силовые линии электрического поля 4

Электрическое поле точечных зарядов Силовые линии кулоновских полей положительных и отрицательных точечных зарядов изображены Электрическое поле точечных зарядов Силовые линии кулоновских полей положительных и отрицательных точечных зарядов изображены на рисунке: Кулоновское поле точечного заряда Q удобно записать в векторной форме. Для этого нужно провести радиус-вектор r от заряда Q к точке наблюдения. Тогда при Q > 0 вектор параллелен при Q < 0 вектор антипараллелен где r – модуль радиус-вектора 5

Суперпозиция полей точечных зарядов В качестве примера применения принципа суперпозиции полей на рисунке изображена Суперпозиция полей точечных зарядов В качестве примера применения принципа суперпозиции полей на рисунке изображена картина силовых линий поля электрического диполя – системы из двух одинаковых по модулю зарядов разного знака q и –q, расположенных на некотором расстоянии l. Силовые линии поля электрического диполя 6

Дипольный момент Диполь может служить электрической моделью многих молекул. Электрическим дипольным моментом обладает, например, Дипольный момент Диполь может служить электрической моделью многих молекул. Электрическим дипольным моментом обладает, например, нейтральная молекула воды (H 2 O), так как центры двух атомов водорода располагаются не на одной прямой с центром атома кислорода, а под углом 105°. Дипольный момент молекулы воды p = 6, 2· 10– 30 Кл · м. Дипольный момент молекулы воды. 7

Электрическое поле можно определить по заданному распределению зарядов. Пусть, например, нужно найти электрическое поле Электрическое поле можно определить по заданному распределению зарядов. Пусть, например, нужно найти электрическое поле длинной однородно заряженной нити на расстоянии R от нее. Поле в точке наблюдения P может быть представлено в виде суперпозиции кулоновских полей, создаваемых малыми элементами Δx нити, с зарядом τΔx, где τ – заряд нити на единицу длины. Задача сводится к суммированию (интегрированию) элементарных полей Результирующее поле оказывается равным: - электрическая постоянная Кл 2/(Н м 2) или Ф/м 8

Электроемкость. Конденсаторы. Если двум изолированным друг от друга проводникам сообщить заряды q 1 и Электроемкость. Конденсаторы. Если двум изолированным друг от друга проводникам сообщить заряды q 1 и q 2, то между ними возникает некоторая разность потенциалов Δφ, зависящая от величин зарядов и геометрии проводников. Разность потенциалов Δφ между двумя точками в электрическом поле называют напряжением и обозначают буквой U. Если заряды проводников одинаковы по модулю и противоположны по знаку: q 1 = – q 2 = q, то в этом случае можно ввести понятие электрической емкости. Электроемкостью системы из двух проводников называется физическая величина, определяемая как отношение заряда q одного из проводников к разности потенциалов Δφ между ними: В системе СИ единица электроемкости называется фарад (Ф): 9

Величина электроемкости зависит от формы и размеров проводников и от свойств диэлектрика, разделяющего проводники. Величина электроемкости зависит от формы и размеров проводников и от свойств диэлектрика, разделяющего проводники. Простейший конденсатор – система из двух плоских проводящих пластин, расположенных параллельно другу на малом по сравнению с размерами пластин расстоянии и разделенных слоем диэлектрика. Вблизи краев пластин и в окружающем пространстве также возникает сравнительно слабое электрическое поле, которое называют полем рассеяния. 10

Каждая из заряженных пластин плоского конденсатора создает вблизи поверхности электрическое поле, модуль напряженности которого Каждая из заряженных пластин плоского конденсатора создает вблизи поверхности электрическое поле, модуль напряженности которого выражается соотношением. - напряженность поля, создаваемого обеими пластинами. Внутри конденсатора модуль напряженности суммарного поля равен: Поверхностная плотность σ заряда пластин равна q / S, где q – заряд, а S – площадь каждой пластины. Электроемкость конденсатора: 11

Если пространство между обкладками заполнено диэлектриком, электроемкость конденсатора увеличивается в ε раз: где - Если пространство между обкладками заполнено диэлектриком, электроемкость конденсатора увеличивается в ε раз: где - диэлектрическая проницаемость Примерами конденсаторов с другой конфигурацией обкладок могут служить сферический и цилиндрический конденсаторы. Сферический конденсатор – это система из двух концентрических проводящих сфер радиусов R 1 и R 2 Цилиндрический конденсатор – система из двух соосных проводящих цилиндров радиусов R 1 и R 2 и длины L 12

Конденсаторы могут соединяться между собой, образуя батареи конденсаторов. При параллельном соединении конденсаторов напряжения на Конденсаторы могут соединяться между собой, образуя батареи конденсаторов. При параллельном соединении конденсаторов напряжения на конденсаторах одинаковы: U 1 = U 2 = U, а заряды равны q 1 = С 1 U и q 2 = С 2 U. Такую систему можно рассматривать как единый конденсатор электроемкости C, заряженный зарядом q = q 1 + q 2 при напряжении между обкладками равном U. Отсюда следует: При последовательном соединении одинаковыми оказываются заряды обоих конденсаторов: q 1 = q 2 = q, а напряжения на них равны: 13

Такую систему можно рассматривать как единый конденсатор, заряженный зарядом q при напряжении между обкладками Такую систему можно рассматривать как единый конденсатор, заряженный зарядом q при напряжении между обкладками U = U 1 + U 2. Следовательно: При последовательном соединении конденсаторов складываются обратные величины емкостей. Формулы для параллельного и последовательного соединения остаются справедливыми при любом числе конденсаторов, соединенных в батарею. 14