Ответы на вопросы для опроса по физике:

Ответы на вопросы для опроса по физике:

№1 Электрическое взаимодействие зарядов (закон Кулона). Единицы измерения.

Законы взаимодействия неподвижных электрических зарядов изучает электростатика. Основной закон электростатики был экспериментально установлен французским физиком Шарлем Кулоном в 1785 г. В опытах кулона измерялись силы взаимодействия заряженных шаров. Опыты показали, что модуль силы F_э взаимодействия двух точечных тел неподвижно заряженных тел прямо пропорционально произведению абсолютных значений зарядов q₁ и q₂ и обратно пропорционален квадрату расстоянья r между телами:

	½q1½½ q2½ Fэ= k r^2

Сила F_э направлена вдоль прямой, соединяющей заряженные тела. Она является силой отталкивания при одинаковых знаках зарядов q₁ и q₂ и силой притяжения при разных зарядах.

Взаимодействие неподвижных электрических зарядов называют электростатическим или кулоновским взаимодействием.

В международной системе за единицу заряда принят кулон (Кл).

Кулон - это заряд, проходящий через поперечное сечение проводника при силе 1 А.

№2 Электрическое поле. Напряженность и силовые линии. Поле точечных зарядов и поле диполя. Дипольный момент сердца.

Электрическое поле – особый вид материи, возникающего вокруг заряженных тел и имеющего все атрибуты материи (массу, энергию, скорость, импульс). Обнаружить электрическое поле можно только по наличию силы, действующей на внесенное в него заряженное тело. В данной точке поле характеризуется двумя величинами:

1) силовой - напряженностью (E);

2) энергетической - потенциалом (j).

Напряженность электрического поля – векторная величина, равная отношению силы F, действующей на другой (подобный) положительный заряд q в данной точке поля, к величине этого заряда:

E = F/q = kq/r²

[E] = Н/Кл = В/м

Потенциал электрического поля – величина, равная отношению работы A,совершаемой полем (или сторонней силой против поля) при перемещении им подобного заряда q из данной точки на бесконечность:

j = A/q = F_кr/q = kq/r

[j] = Дж/Кл = 1(В)

Силовые линии – линии, касательные к которым в каждой точке совпадают с F_к, действующей на пробный + заряд (поэтому эти линии выходят из + и заканчиваются на – зарядах или уходят в бесконечность). С помощью силовых линий изображают электрическое поле. Густота силовых линий пропорциональна модулю напряженности E.

Точечным зарядом называется заряженное тело или частица, размеры которого (которой) пренебрежимо малы по сравнению с расстояниями до других зарядов рассматриваемой системы. Точечный заряд такая же физическая идеализация, как и материальная точка в механике. Пробным зарядом называется положительный точечный заряд, который вносится в данное электромагнитное поле для измерения его характеристик. Этот заряд должен быть достаточно мал, чтобы не нарушать положение зарядов–источников измеряемого поля и тем самым, не искажать существующее поле. Таким образом, пробный заряд служит индикатором электромагнитного поля (точнее, покоящийся пробный заряд является индикатором электрического поля).

Электрический диполь – система двух равных по величине разноименных электрических зарядов q, разнесенных в пространстве. Он характеризуется электрическим моментом диполя: p = ql (направленным от – к +). Электрические диполи широко распространены в природе, особенно в диэлектрических средах.

№3 Разность потенциалов и потенциал поля. Эквипотенциальные поверхности и их связь с силовыми линиями.

В одной точке электростатического поля разные заряды могут обладать различной потенциальной энергией, но отношение потенциальной энергии W _к заряду q для данной точки поля оказывается постоянной величиной. Эту величину принимают за энергетическую характеристику данной точки поля.

Физическая величина, равная отношению потенциальной энергии электрического заряда в электрическом поле к заряду, называется потенциалом j электрического поля:

j = W_р/q

Отсюда потенциальная энергия W_р заряда в электростатическом поле равна произведению заряда q на потенциал j электрического поля в данной точке:

W_р = qj

Значение потенциальной энергии электрического заряда в данной точке электрического поля определяется не только характеристиками электрического поля, но и знаком заряда, помещенного в данную точку поля, и выбором нулевого уровня отсчета потенциальной энергии.

Потенциал – величина скалярная. Если в некоторой точке пространства двумя зарядами одновременно созданы электрические поля с потенциалами j₁ и j₂, то потенциал jдвух электрических полей равен алгебраической сумме потенциалов:

j = j₁ + j₂

Разность потенциалов. Мерой изменения энергии при взаимодействиях тел является работой.

A = qj₁ - qj₂ = q(j₁ - j₂)

При перемещении эл. заряда в эл. поле работа сил поля равна произведению заряда на разность потенциалов начальной и конечной точек траектории движения заряда.

Так как работа сил электростатического поля при перемещении заряда из одной точки пространства в другую не зависит от траектории движения заряда между этими точками, то разность потенциалов j₁ - j₂ точек электрического поля является величиной, не зависящей от траектории движения заряда Þ разность потенциалов может служить энергетической характеристикой электрического поля.

Если потенциал поля на бесконечно большом расстоянии от точечного электрического заряда в вакууме принимается равным нулю, то на расстоянии r от заряда он определяется по формуле:

j = kq/r

№4 Проводники в электростатическом поле. Емкость. Конденсаторы.

Наиболее характерными проводниками являются металлы.

Проводниками называют тела, через которые электрические заряды могут переходить от заряженного тела к незаряженному. Способность проводников пропускать через себя электрические заряды объясняется наличием в них свободных носителей заряда.

Ёмкость – способность тела накапливать электрический заряд. Если проводящему телу сообщить заряд, то вокруг тела образуется электрическое поле, а само оно приобретает потенциал j ~ q. Однако отношение q/j при любом заряде остается постоянным и равным некоторой константе C = q/j, называемой электрической ёмкостью этого тела. Единица измерения электрической ёмкости [C] = 1 Ф(арад) – 1 Кл/В

Для сферических тел: С = 4pe₀r

Конденсатор – это система из двух проводников, разделенных слоем диэлектрика, толщина которого мала по сравнению с размерами проводников.

Электрическая ёмкость конденсатора – физическая величина, определяемая отношением заряда одной из пластин конденсатора к напряжению между проводниками конденсатора.

C = q/U

№5 Диполь в электрическом поле. Диэлектрики. Диэлектрическая проницаемость и ее влияние на емкость конденсатора с диэлектриком.

Электрический диполь – система двух равных по величине разноименных электрических зарядов q, разнесенных в пространстве. Он характеризуется электрическим моментом диполя: p = ql (направленным от – к +). Электрические диполи широко распространены в природе, особенно в диэлектрических средах.

Диэлектрики – это вещества, состоящие из электрически нейтральных молекул, т.е. в них нет свободных электрических зарядов.

Диэлектрическая проницаемость. Эта величина показывает во сколько раз напряженность электрического поля в данной среде меньше, чем в вакууме.

e = E₀/E_рез.>1

Электрическая ёмкость плоского конденсатора: C = e₀eS/d, где e - диэлектрическая проницаемость изоляционного материала, заполняющего пространство величиной d между пластинами.

При параллельном соединении N конденсаторов их общую ёмкость C_общ рассчитывают по формуле

_N

C_общ = S C_i

ⁱ⁼¹

при таком соединении разность потенциалов на всех С_i одинакова.

При последовательном соединении: 1/ C_общ = S 1/ С_i; при этом разность потенциалов между крайними конденсаторами равна сумме напряжений на отдельных конденсаторах.

Дата добавления: 2015-08-29