Энергия взаимодействия неподвижных зарядов Колпакова Ольга Викторовна учитель физики МБОУ «СОШ 3 с УИОП им. Г. Панфилова»

Электрическое поле Электрическое поле – это вид материи, окружающей электрические заряды, и проявляющейся в действии на эти заряды. Поле, созданное покоящимися электрическими зарядами называется электростатическим. Свойства электрического поля: порождается электрическими зарядами; обнаруживается по действию на заряд; действует на заряды с некоторой силой.

Напряженность электрического поля Напряженностью Е электрического поля в данной точке называют физическую величину, равную отношению силы F, действующей со стороны поля на точечный пробный заряд q, помещенный в данную точку поля к величине этого заряда

Напряженность поля точечного заряда: Напряженность – силовая характеристика электрического поля Графическое изображение электрических полей Картина силового поля для системы из двух разноименных зарядов: Электрическое поле между двумя параллельными разноименно заряженными пластинами:

Принцип суперпозиции полей Напряженность поля, созданного несколькими зарядами, равна векторной сумме напряженностей полей, созданных каждым из зарядов:

Заряд в электрическом поле На заряд, помещенный в электростатическое поле, действует сила со стороны этого поля. При перемещении заряда эта сила может совершить работу. Эту работу часто называют работой электрического поля. Потенциальная энергия Система «заряд + поле» обладает способностью совершать работу. Система, способная совершать работу, обладает потенциальной энергией.

Изменение потенциальной энергии Изменение потенциальной энергии ΔW P связано с совершенной системой работой А соотношением: ΔW P = - А Если А > 0, то W P уменьшается. Если А

Потенциал электростатического поля Потенциалом электростатического поля φ в данной точке называется физическая величина, равная отношению потенциальной энергии W P заряда q, помещенного в данную точку поля, к величине этого заряда: Энергетическая характеристика электрического поля Потенциал – величина скалярная. Потенциал – энергетическая характеристика электрического поля. Физический смысл имеет не потенциал точки, а разность потенциалов между двумя точками. Именно она связана с работой поля при перемещении заряда из одной точки в другую.

Разность потенциалов Разность потенциалов между точками 1 и 2 равна отношению работы поля при перемещении заряда из точки 1 в точку 2 к величине этого заряда: Напряжение Разность потенциалов в электростатическом поле имеет и другое название – напряжение между двумя точками. U = φ 1 – φ 2 Единицы измерения СИ: [φ 1 – φ 2 ] = 1 Дж/1 Кл = 1 В (вольт) Разность потенциалов между двумя точками поля равна 1 В, если при перемещении заряда в 1 Кл из одной точки в другую электрическое поле совершает работу в 1 Дж.

Принцип суперпозиции Потенциал электрического поля системы зарядов равен алгебраической сумме потенциалов полей, созданных каждым из зарядов: φ =φ 1 + φ 2 + φ φ n Связь между разностью потенциалов и напряженностью Пробный заряд q > 0 перемещается в однородном поле с напряженностью Е в направлении силовых линий.

Соотношение между напряженностью и разностью потенциалов можно записать также в виде: Напряженность поля направлена в сторону убывания потенциала Единицы напряженности поля

Эквипотенциальные поверхности Поверхность, все точки которой имеют равный потенциал, называется эквипотенциальной поверхностью. Поверхность проводника является эквипотенциальной поверхностью

Электроемкость уединенного проводника Отношение заряда q проводника к его потенциалу φ называется электроемкостью данного проводника: Единицы измерения 1 фарад – электроемкость проводника, у которого изменение заряда на 1 Кл вызывает изменение потенциала на 1В. 1 мкФ = Ф 1 пФ = Ф

Конденсаторы Конденсатор – это устройство, специально предназначенное для накопления электрических зарядов. Конденсатор – это система из двух проводников (обкладок), разделенных слоем диэлектрика, толщина которого мала по сравнению с линейными размерами проводников. Обкладки конденсатора имеют равные и противоположные по знаку заряды, причем конфигурация проводников такова, что поле, ими создаваемое, сосредоточено в основном между проводниками.

Электроемкость конденсатора Электроемкостью конденсатора С называется физическая величина, равная отношению модуля заряда q одной из его обкладок к разности потенциалов (напряжению) U между обкладками: Электроемкость конденсатора зависит от: размеров проводников; формы проводников; расстояния между ними; электрических свойств диэлектрика (ε). Электроемкость конденсатора НЕ зависит от: величины заряда; напряжения; материала проводников.

Правила Если конденсатор зарядили и отключили от источника, то q = const. Если конденсатор подключен к источнику тока, то U = const.

Последовательное соединение конденсаторов

Параллельное соединение конденсаторов

Электроемкость плоского конденсатора

Энергия заряженного конденсатора Энергия электрического поля Вся энергия заряженного конденсатора распределена в пространстве, где сосредоточено электрическое поле конденсатора.

Вопрос 1 В однородном электрическом поле две точки лежат на одной силовой линии. Расстояние между точками 10 см. Какое напряжение между ними, если напряженность 150 кВ/м? 1) 2) 3) 4)

Вопрос 2 При переносе из точки А в точку В заряда в 5 н Кл электрическое поле выполнило работу в 10 мк Дж. Какая разность потенциалов между А и В? 1) 2) 3) 4)

Задача 1 Так как при изменении баланса положительных и отрицательных зарядов атомов тела, тело приобретает заряд, то оно начнёт двигаться в электрическом поле, проходя некую разность потенциалов. А значит, электрическое поле будет выполнять над телом работу, в результате чего кинетическая энергия тела будет изменяться.

Задача 2 Воспользуемся законом сохранения энергии.

Задача 3 Чтобы определить это необходимо вспомнить по каким соображениям строятся силовые линии поля (направление и плотность расположения).

Желаю удачи!