Электростатика Файл
advertisement
Закон сохранения электрического заряда Закон Кулона Принцип суперпозиции полей Электростатическое поле Теорема Гаусса Применение теоремы Гаусса Потенциал и разность потенциалов Связь между силовой и энергетической характеристиками Конденсаторы Тест Закон сохранения электрического заряда • Электрический заряд – величина, характеризующая способность частицы вещества к электрическому взаимодействию. • Электрический заряд изолированной системы остается постоянным при любых физических процессах, происходящих в системе. • Положительные и отрицательные заряды в замкнутой системе могут возникать или исчезать, но при этом их алгебраическая сумма всегда остается постоянной. q1 + q2 + q3 + … + qn = const справедлив для замкнутых систем ЗАКОН КУЛОНА - основной закон электростатики. (установлен экспериментально, 1785г.) Сила Природа взаимодействи я кулоновская Электромагнитная Формула F=k |q1| |q2| r2 (для двух точечных заряженных тел) Направление Условие Применимости формулы вдоль прямой, соединяющей точечные заряженные тела для точечных неподвижных тел в вакууме, а также для шаров, радиусы которых соизмеримы с расстояниями между их центрами (заряды распределены равномерно) Сила взаимодействия двух точечных неподвижных заряженных тел в вакууме прямо пропорциональна произведению модулей зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. F=k |q1| |q2| r2 Нм 9 k= 9*10 Кл 2 1 k= Заряд электрона е=-1,6*10-19 Кл 40 2 0 8,85 10 0 12 Кл2 Н м2 электрическая постоянная - Принцип суперпозиции полей Если в данной точке пространства различные заряженные частицы создают электрические поля, напряженности которых Е1,Е2 ,Е3 и т.д., то результирующая напряженность поля равна: Е = Е1 + Е2 + Е3 + … Для двух зарядов: E1 E E2 Е E1 E2 q1>0 Е = Е 1 + E2 q2>0 q1>0 Е = Е 1 + E2 q2>0 Электрическое поле. Однородное поле E=const Положительный точечный заряд + Отрицательный точечный заряд - Два одноименных заряда Два разноименных заряда Линии напряженности непрерывны и не пересекаются. Теорема Гаусса Если внутри замкнутой поверхности любой формы находятся точечные электрические заряды q1 ,q2 , … qn , то общий поток вектора напряженности электрического поля равен алгебраической сумме этих зарядов, деленной на q 2 Ф= 0 i (поток) Ф= Е * S 0 0 8,85 10 12 Кл Н м2 электрическая постоянная Число линий напряженности через поверхность, перпендикулярную вектору Е Применение теории Гаусса Электростатическое поле схема Бесконечной равномерно заряженной плоскости E пояснение Е E= заряда Вне шара, равномерно заряженного по поверхности или по объему Шар создает во внешнем пространстве такое поле, как если бы весь заряд был сосредоточен в его центре внутри шара, равномерно заряженного по поверхности или по объему Двух параллельных разноименно и равномерно заряженных плоскостей - постоянная -поверхност ная плотность напряженность -объемная плотность заряда q V r + 2 0 q E= 40 r 2 E=0 E= r 3 0 Поверхностные плотности зарядов на обеих плоскосq тях одинаковы S Внутри конденсатора E= 0 примечание Е не зависит от расстояния до плоскости Напряженность одинакова, независимо от того, заряжен ли шар по объему или по поверхности Шар равномерно заряжен по поверхности Шар равномерно заряжен по объему Во внешне пространстве результирующее поле равно 0 Потенциал и разность потенциалов 1. Потенциал- это энергетическая характеристика поля. Wp q для любого электростатического поля Потенциалом электростатического поля называют отношение потенциальной энергии заряда в поле к этому заряду. Дж скаляр В wp Кл q Потенциал поля в произвольной точке определяется как алгебраическая сумма потенциалов, создаваемых отдельными точечными зарядами. 1 2 3 ... n 2. Разность потенциалов (напряжение) A U 1 2 q Не зависит от выбора нулевого уровня отсчета Эквипотенциальные поверхности – поверхности разного потенциала. точечный заряд однородное поле Е плоскости концентрические сферы Связь между силовой и энергетической характеристиками (для однородного поля) U 1 2 E d d 1 2 E d 1 2 Напряженность электростатического поля направлена в сторону убывания потенциала. Конденсаторы Энергия заряженного конденсатора Схема q конденсатор q 1 2 qU ; 2 q2 CU 2 ; W W 2C 2 Плотность энергии W W 1 2 2 q W 0E 2 p V 2 Тест 1 Как изменится сила кулоновского взаимодействия двух небольших заряженных шариков при уменьшении заряда каждого из шаров в 3 раза, если расстояние между ними остается неизменным? а) увеличилось в 3 раза; б) увеличится в 9 раз; в) не изменится; г) уменьшится в 9 раз; д) уменьшится в 3 раза Тест 1 Как изменится сила кулоновского взаимодействия двух небольших заряженных шариков при уменьшении заряда каждого из шаров в 3 раза, если расстояние между ними остается неизменным? а) увеличилось в 3 раза; б) увеличится в 9 раз; в) не изменится; г) уменьшится в 9 раз; д) уменьшится в 3 раза 2 От водяной капли, обладавшей электрическим зарядом +q, отделилась капля с электрическим зарядом –q. Каким стал электрический заряд оставшейся капли? а) +2q; б) +q; в) 0; г) –q; д) -2q 2 От водяной капли, обладавшей электрическим зарядом +q, отделилась капля с электрическим зарядом –q. Каким стал электрический заряд оставшейся капли? а) +2q; б) +q; в) 0; г) –q; д) -2q 3 При перемещении электрического заряда q между точками с разностью потенциалов 4 В силы, действующие на заряд со стороны электрического поля, совершили работу 8 Дж. Чему равен заряд q? а) невозможно определить; б) 32 Кл; в) 0,5 Кл; г) 2Кл; д) среди ответов а-г нет правильного 3 При перемещении электрического заряда q между точками с разностью потенциалов 4 В силы, действующие на заряд со стороны электрического поля, совершили работу 8 Дж. Чему равен заряд q? а) невозможно определить; б) 32 Кл; в) 0,5 Кл; г) 2Кл; д) среди ответов а-г нет правильного 4 Чему равно напряжение между пластинами конденсатора электроемкостью 0,5 Ф, если электрический заряд на одной пластине конденсатора равен +2 Кл, на другой -2 Кл? а) 4 В; б) 8 В; в) 1 В; г) 2 В; д) среди ответов а-г нет правильного 4 Чему равно напряжение между пластинами конденсатора электроемкостью 0,5 Ф, если электрический заряд на одной пластине конденсатора равен +2 Кл, на другой -2 Кл? а) 4 В; б) 8 В; в) 1 В; г) 2 В; д) среди ответов а-г нет правильного 5 Как изменится электроемкость воздушного конденсатора, если его =2 опускают в керосин с диэлектрической проницаемостью а) уменьшится в 2 раза; б) увеличится в 4 раза; в) не изменится; г) увеличится в 2 раза; д) уменьшится в 4 раза 5 Как изменится электроемкость воздушного конденсатора, если его опускают в керосин с диэлектрической проницаемостью =2 а) уменьшится в 2 раза; б) увеличится в 4 раза; в) не изменится; г) увеличится в 2 раза; д) уменьшится в 4 раза 6 Как изменится энергия электрического поля в конденсаторе, если его заряд уменьшить в 2 раза? а) не изменится; б) уменьшится в 2 раза; в) уменьшится в 4 раза; г) увеличится в 2 раза; д) уменьшится в 4 раза 6 Как изменится энергия электрического поля в конденсаторе, если его заряд уменьшить в 2 раза? а) не изменится; б) уменьшится в 2 раза; в) уменьшится в 4 раза; г) увеличится в 2 раза; д) уменьшится в 4 раза
