- •1)Виды заряда!! Закон сохранения!! Инвариантность и дискретность заряда!!!
- •2) Закон кулона!! Напряженность электрического поля!! Напряженность поля точечного заряда!!принцип суперпозиции и его применение к расчету электрических полей!!
- •4) Потенциальный характер электростатического поля!! Разность потенциалов!!
- •6) Распределение зарядов на проводнике!!! Электрическое поле у поверхности проводника!! Электроемкость проводника!!
- •7)Конденсатор!!! Электроемкость конденсатора!! Соединение конденсаторов!!
- •8)Электрический диполь и его поведение во внешнем однородном и неоднородном полях!!!
- •9)Поляризация диэлектриков!! Вектор поляризации!! Электрическое поле при наличии диэлектрика!! Связанные заряды!! Вектор электрического смещения!!!
- •10)Энергия заряженного конденсатора!! Энергия электрического поля и ее плотность!!!
- •11) Электрический ток и его хар-ки!! Закон Ома для участка цепи!! Дифферецальная форма закона Ома!!!
- •12)Работа и мощность в цепи постоянного тока!! Закон Джоуля-Ленца в интегральной и дифференцальной форме!!!
- •13)Сторонние силы!! Электродвижущая сила источника тока!!закон Ома для участка цепи содержащей эдс и для замкнутой цепи!!!
- •14)Мощность и кпд источника постоянного тока!!!
- •15)Разветвленные цепи!! Правила Кирхгофа и их применение!!!
- •16)Электрический ток в газах!! Газовые заряды!!!
- •17)Электрический ток в электролитах!! Законы электролиза!! Практическое применение электролиза!!!
- •18)Основные особенности магнитного поля!! Рамка с током!! Направления магнитного поля!!!
- •19)Вектор индукции магнитного поля!! Связь между вектором магнитной индукции и напряженностью!!!
- •20) Принцип суперпозиции для магнитных полей!! Закон Био-Савара-Лапласа!! Магнитное поле кругового тока и соленоида!!!
- •21) Закон Ампера!! Взаимодействие параллельных токов!!!
- •22)Магнитное поле свободнодвижущегося заряда!! Сила Лоренца и ее проявление и применение!!!
- •23)Теорема полного тока и ее применение к расчету магнитных полей!!!
- •24)Поток вектора магнитной индукции!! Теорема гаусса для магнитного поля!!!
- •25)Явление электромагнитной индукции!! Закон Фарадея и правило Ленца!! эдс индукции в движущихся проводниках!!!
- •26)Индуктивность контура!!Взаимо и самоиндукция!! эдс самоиндукции!!!
4) Потенциальный характер электростатического поля!! Разность потенциалов!!
Электростатическое поле потенциально, т. е. работа сил, действующих на заряд со стороны электростатического поля, не зависит от формы пути.
Разность потенциалов
Мерой изменения энергии при взаимодействиях тел является работа. Мы выяснили, что при перемещении электрического заряда q работа А сил электростатического поля равна изменению потенциальной энергии заряда, взятому с противоположным знаком, поэтому из выражений (18.1) и (18.3) получаем
При перемещении электрического заряда в электростатическом 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 потенциаловдвух точек электрического поля является величиной» не зависящей от траектории движения заряда. Разность потенциалов, следовательно, может служить энергетической характеристикой электростатического поля.
Если потенциал поля на бесконечно большом расстоянии от точечного электрического заряда в вакууме принимается равным нулю, то на расстоянии г от заряда он определяется по формуле
5) Потенциал поля точечных и непрерывно распределенных зарядов!! Связь потенциала и напряженности!!
ПОТЕНЦИАЛОМ данной точки ЭП называется скалярная характеристика ЭП, численно равная работе сил поля по перемещению единичного положительного заряда из данной точки в другую фиксированную точку0, в которой потенциал принят за 0 (например, в бесконечность): .
Уравнение, выражающее напряженность через потенциал: ,
Из выше сказанного следует, что электрическое поле характеризуется двумя физическими величинами: напряженностью (силовая характеристика) и потенциалом (энергетическая характеристика). Выясним как они связаны между собой. Пусть положительный заряд q перемещается силой электрического поля с эквипотенциальной поверхности, имеющей потенциал , на близко расположенную эквипотенциальную поверхность, имеющую потенциал(рис. 13.16).
Напряженность поля Е на всем малом пути dx можно считать постоянной. Тогда работа перемещения С другой стороны. Из этих уравнений получаем
Знак минус обусловлен тем, что напряженность поля направлена в сторону убывания потенциала, тогда как градиент потенциала направлен в сторону возрастания потенциала.
6) Распределение зарядов на проводнике!!! Электрическое поле у поверхности проводника!! Электроемкость проводника!!
. Во всех точках внутри проводника напряженность поля , т. е. весь объем проводникаэквипотенциален. . При статическом распределении зарядов по проводнику вектор напряженности Ена его поверхности должен быть направлен по нормали к поверхности , в противном случае под действием касательной к поверхности проводника компоненты напряженности заряды должны перемещаться по проводнику. . Поверхность проводника также эквипотенциальна, так как для любой точки поверхности
Все точки проводника имеют одинаковый потенциал, так как gradϕin = −E→in = 0. Поверхность проводника также эквипотенциальна. Следовательно, электрическое поле перпендикулярно к ней. Этот факт иногда формулируют в виде равенства нулю тангенциальной (касательной к поверхности проводника) проекции внешнего электрического поля E→t = [[n→,E→],n→]!!
Обычно распределение зарядов σ по поверхности проводника неизвестно. Если нужно, его находят в результате решения задачи (см. след. параграф). Однако одну существенную закономерность можно указать из качественных соображений (Б.Франклин, 1747 г.). Так как одноименные заряды (заряды одного знака) отталкиваются, они стремятся разойтись в проводнике как можно дальше. Это приводит к накоплению зарядов на наиболее удаленных участках проводников, например на остриях. Поле вблизи острия можно приближенно представить, как поле заряженной сферы того же радиуса кривизны r. Отсюда можно оценить напряженность электрического поля и поверхностную плотность заряда 4πσ ∼ E ∼ ϕ∕r, где ϕ — потенциал проводника относительно соседних тел. При этом полезно отметить, что полный заряд острия q ∼ πr2σ ∼ ϕr все-таки составляет малую долю заряда всего проводящего тела Q ∼ ϕR, где R — его характерный размер.
Если двум изолированным друг от друга проводникам сообщить заряды q1 и q2, то между ними возникает некоторая разность потенциалов Δφ, зависящая от величин зарядов и геометрии проводников. Разность потенциалов Δφ между двумя точками в электрическом поле часто называют напряжением и обозначают буквой U. Наибольший практический интерес представляет случай, когда заряды проводников одинаковы по модулю и противоположны по знаку: q1 = – q2 = q. В этом случае можно ввести понятие электрической емкости.
| |
В системе СИ единица электроемкости называется фарад (Ф): |