Электростатика

Электрический заряд Электрическое поле Конденсаторы

Электрический заряд Эл. заряд и элементарные частицы Закон сохранения эл. заряда Закон Кулона

Электрическое поле Эл. поле Напряженность Силовые линии Проводники в эл. поле Диэлектрики в эл. поле Потенциал

Конденсаторы Электроемкость Конденсаторы Энергия заряженного конденсатора

Электрический заряд Один кулон (1 Кл) – это заряд, проходящий за 1 с через поперечное сечение проводника при силе тока 1А. - элементарный электрический заряд.

Электрический заряд частицы протоны нейтроны электроны q = + 1,6 * 10 Кл -19 q = - 1,6 * 10 Кл -19 q = 0 m n = 1,67 * 10 кг -27 m e = 9,1 * 10 кг -31 m p = 1,67 * 10 кг -27

Закон сохранения заряда В замкнутой системе алгебраическая сумма зарядов всех частиц остается неизменной. q 1 + q 2 + q 3 + … + q n = const При электризации тел происходит перераспределение зарядов между телами.

Электризация тел

Взаимодействие зарядов q2q2 r q1q1 FF - Закон Кулона. Сила взаимодействия двух точечных неподвижных заряженный тел в вакууме прямо пропорциональна произведению модулей зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними г.

Взаимодействие зарядов k – коэффициент пропорциональности, численно равный силе взаимодействия двух точечных зарядов по 1 Кл, находящихся в вакууме на расстоянии 1 м. - электрическая постоянная.

Взаимодействие зарядов Разноименные заряды притягиваются, а одноименные отталкиваются.

Взаимодействие зарядов F1F1 F2F2 F F = F 1 + F 2

Электрическое поле Согласно идее Фарадея электрические заряды не действуют друг на друга непосредственно. Каждый из них создает в окружающим пространстве электрическое поле. Поле одного заряда действует на другой заряд и наоборот. По мере удаления от заряда поле ослабевает.

Электрическое поле Электрическое поле материально, оно существует независимо от нас и наших знаний о нем. Главное свойство электрического поля – действие его на электрические заряды с некоторой силой. Электрическое поле неподвижных зарядов называют электростатическим. Оно не меняется со временем.

Напряженность электрического поля Напряженность – силовая характеристика электрического поля – она определяет силу, с которой эл. поле действует на эл. заряд. q>0 E q

Напряженность электрического поля Напряженность эл. поля точечного заряда на расстоянии r от него. E r 0

Напряженность электрического поля Принцип суперпозиции полей. E = E 1 + E 2 + … E1E1 E2E2 E

Напряженность электрического поля Линии напряженности (или силовые линии электрического поля) – это непрерывные линии, касательные к которым в каждой точке, через которую они проходят, совпадают с векторами напряженности. E E

Напряженность электрического поля

R A EAEA Сфера. A EAEA + Напряженность поля вне сферы. Напряженность поля на поверхности сферы.

Напряженность электрического поля R Сфера Напряженность поля внутри проводящего шара равна нулю. Е 0 r R

Напряженность электрического поля поверхностная плотность заряда E Плоскость

Напряженность электрического поля Однородное электрическое поле. Неоднородное электрическое поле. E A = E B E A > E B A B A B

Проводники в электрическом поле Проводники –это вещества с большой концентрацией свободных заряженных частиц. Проводниками являются металлы, электролиты.

Проводники в электрическом поле E0E0 EэEэ E итог = E 0 + E э E 0 = E э E итог = 0 Электростатического поля внутри проводника нет. Весь статический заряд проводника сосредоточен на его поверхности.

Диэлектрики в электрическом поле Диэлектрики (изоляторы) – это вещества, с малой концентрацией свободных заряженных частиц. Диэлектриками являются такие вещества как резина, дерево, фарфор.

Диэлектрики в электрическом поле Виды диэлектриков: Полярные, состоящие из таких молекул, у которых центры распределения положительных и отрицательных зарядов не совпадают. (спирты, вода, поваренная соль). Неполярные, состоящие из атомов или молекул, у которых центры распределения положительных и отрицательных зарядов совпадают. (инертные газы, кислород, полиэтилен)

Диэлектрики в электрическом поле E E Смещение положительных и отрицательных связанных зарядов диэлектрика в противоположные стороны называют поляризацией. Неполярные диэлектрики в электрическом поле тоже поляризуются.

Диэлектрики в электрическом поле Е0Е0 ЕдЕд Е итог E итог = E 0 + E д E итог = E 0 - Е д E итог < Е 0 - диэлектрическая проницаемость вещества

Потенциал Потенциал – Энергетическая характеристика электрического поля – она определяет энергию, которую приобретает заряженная частица в электрическом поле. (вольт) А В С Е

Потенциал Поверхности равного потенциала называют эквипотенциальными поверхностями. Эквипотенциальные поверхности перпендикулярны линиям напряженности. A B Е > A B Е

Потенциал Е E r Е

Если поле создано не одним, а несколькими источниками, то потенциал точки равен алгебраической сумме потенциалов исходных полей.

Потенциал R потенциал внутри и на поверхности заряженной сферы потенциал вне заряженной сферы r R

Работа эл. поля по перемещению эл. заряда 12 Е S Работа однородного электростатического поля по перемещению электрического заряда. F

Работа эл. поля по перемещению эл. заряда Работа эл. поля не зависит от траектории движения заряда, а только от начального и конечного положения заряда. Е

Работа эл. поля по перемещению эл. заряда 12 Е SF [U] = В - напряжение

Электроемкость Электроемкость –физическая величина, характеризующая способность проводника накапливать электрический заряд. Электроемкость двух проводников равна 1 Ф, если при сообщении им зарядов +1 Кл и -1Кл между ними возникает разность потенциалов 1В. (фарад)

Конденсаторы Электроемкость определяется геометрическими размерами проводников, их формой и взаимным расположением, а так же электрическими свойствами окружающей среды. Большой электроемкостью обладают системы из двух проводников, называемые конденсаторами. Конденсатор представляет собой два проводника, разделенные слоем диэлектрика, толщина которого мала по сравнению с размерами проводника. Проводники в этом случае называют обкладками конденсатора. Под зарядом конденсатора понимают абсолютное значение заряда одной из обкладок.

Конденсаторы S d Емкость плоского конденсатора. E = E 1 + E 2 + … E = E 1 + E 2

Конденсаторы Параллельное соединение конденсаторов. Последовательное соединение конденсаторов. С1С1 С2С2 С1С1 С2С2

Конденсатор

Энергия заряженного конденсатора + -

Плоский конденсатор. - плотность энергии эл. поля.