РАЗДЕЛ 3 ЭЛЕКТРОДИНАМИКА ТЕМА 3 1 ЛЕКТРОСТАТИКА Э

РАЗДЕЛ 3. ЭЛЕКТРОДИНАМИКА ТЕМА 3. 1. ЛЕКТРОСТАТИКА Э Секенова А. У.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ Электродинамика – это раздел физики, изучающий электромагнитные взаимодействия Электростатика – это раздел электродинамики, в котором рассматриваются свойства и взаимодействия неподвижных в инерциальной системе отсчета электрически заряженных тел и частиц, обладающих электрическими зарядами Электрический заряд – это физическая величина и свойство тел и частиц вступать электромагнитные взаимодействия

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЗАРЯДЫ Положительные Отрицательные Элементарными носителями являются протон и позитрон m. P = 1, 67∙ 10 -27 кг q. P = 1, 602∙ 10 -19 Кл Элементарными носителями являются электрон и антипротон me = 9, 1∙ 10 -31 кг qe = 1, 602∙ 10 -19 Кл Тело считается наэлекризованным, если на нем создан избыток положительных или отрицательных зарядов Электрические заряды называются точечными, если они распределяются на телах, размеры которых много меньше, чем любые другие расстояния в конкретной задаче

ЗАКОН КУЛОНА Сила взаимодействия между точечными электрическими зарядами (кулонова сила) прямо пропорциональна произведению этих зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними По закону Кулона: • Одноименные заряды отталкиваются (сила отталкивания положительная); • Разноименные заряды притягиваются (сила притяжения отрицательная)

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ Электромагнитным полем называется форма материи, посредством которой осуществляется электромагнитное взаимодействие заряженных частиц и тел, в общем случае движущихся в данной системе отсчета Электрическое поле – это одна из частей ЭМП, особенностью которой является то, что это поле создается электрическими зарядами или заряженными телами и воздействует на эти тела независимо от того, движутся они или покоятся Если электрические заряды покоятся, то их взаимодействие осуществляется посредством электростатического поля

НАПРЯЖЕННОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ Напряженность электрического поля – это векторная величина, определяющая силовую характеристику электрического поля Напряженность по направлению совпадает с силой, которая действует на пробный положительный заряд, помещенный в данную точку поля Поле называется однородным, если его напряженность одинакова в любой точке Для изображения силового поля используют силовые линии Если в пространстве электрическое поле создают несколько зарядов, то действует принцип суперпозиции

ПРОВОДНИКИ В ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОМ ПОЛЕ Проводником называется вещество, в котором возможно упорядоченное перемещение электрических зарядов, т. е. может возникать электрический ток (металлы, водные растворы…) При образовании металлов валентные электроны взаимодействующих атомов отщепляются и становятся свободными (коллективизированными) электронами Если металлический проводник поместить в ЭСП, то к тепловому хаотическому движению электронов добавится упорядоченное движение под воздействием ЭСП Направление движения электронов в этом случае будет противоположным направленности ЭСП

ПРОВОДНИКИ В ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОМ ПОЛЕ Если на проводник воздействует внешнее ЭСП Eex, то на одной из поверхностей проводника создастся избыток отрицательных зарядов, которые создадут внутри проводника внутреннее ЭСП Ein. Данные поля будут разнонаправленными. При условии |Eex| = |Ein| результирующее поле станет равным нулю и ток прекратится Под воздействием ЭСП заряды внутри проводника располагаются так, что напряженность поля внутри всегда будет равна 0 Если внутри проводника имеется полость, то внутри этой полости E = 0, независимо от внешнего ЭСП и заряда проводника – электростатическая защита

ДИЭЛЕКТРИКИ В ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОМ ПОЛЕ Диэлектрики – это вещества, не проводящие электрический ток Молекулы диэлектриков всегда нейтральны – суммарные положительные заряды их ядер всегда равны сумме отрицательных зарядов всех электронов Молекулы диэлектриков обладают свойствами электрических диполей – систем из двух зарядов q и –q, находящихся на расстоянии L, т. е. имеют дипольный момент p 0 = q. L, где q – суммарный заряд ядер, L – расстояние между центрами масс молекул

ПОЛЯРИЗАЦИЯ ДИЭЛЕКТРИКА При внесении диэлектрика во внешнее ЭСП происходит его поляризация, т. е. переход в такое состояние, когда в малом объеме вещества сумма дипольных моментов становится отличной от нуля

РАБОТА СИЛ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ПОЛЯ

ПОТЕНЦИАЛ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ПОЛЯ Потенциал ЭСП – это энергетическая характеристика ЭСП, скалярная физическая величина, численно равная потенциальной энергии П единичного положительного заряда помещенного в некоторую точку пространства Разность потенциалов ЭСП равна работе, совершаемой силами поля при перемещении единичного заряда между точками, в которых зафиксированы потенциалы Потенциал равен работе, которую совершают внешние силы против ЭСП при перемещении заряда из бесконечности в данную точку При движении заряда он приобретает кинетическую энергию, равную работе А Напряженность ЭСП равна изменению потенциала ЭСП на единицу длины

ЭЛЕКТРОЕМКОСТЬ Электроемкость – это физическая величина, определяющая возможность проводника накапливать электрический заряд Электроемкость равна заряду, который изменяет его потенциал на единицу Электроемкость зависит от размеров проводника и его геометрической формы, но не зависит от материала проводника и его агрегатного состояния

КОНДЕНСАТОР Конденсатор – это прибор для накопления электрического заряда, который состоит из двух разнозаряженных проводников (обкладок) и прослойки Конденсатор характеризуется своей емкостью Увеличение емкости достигается параллельным подключением конденсаторов При последовательном подключении суммарная емкость будет всегда меньше, чем минимальная для всех конденсаторов

ФОРМУЛЫ ДЛЯ РАСЧЕТА ЗАДАЧ Напряженность равна величине силы, действующей на единичный заряд в данной точке пространства. Единица измерения напряженности 1 В/м А=q· (φ1 -φ2) A=E· q· d E=F/q