Работа № 11 Электрические явления

Основные положения:

Электростатика изучает взаимодействия и свойства систем неподвижных электрических зарядов.

Элементарный заряд равен модулю заряда электрона: _.

Электрический заряд – физическая величина, характеризующая интенсивность электромагнитных взаимодействий. Единицей заряда в СИ является Кулон (Кл).

Точечным зарядом называется заряженное тело, размерами которого можно пренебречь в условиях данной задачи.

При электризации тел выполняется закон сохранения электрического заряда. Этот закон справедлив для системы, в которую не входят извне и из которой не выходят наружу заряженные частицы, т. е. для замкнутой системы. В замкнутой системе алгебраическая сумма зарядов всех частиц остается неизменной.

Закон Кулона: сила взаимодействия двух точечных неподвижных зарядов в вакууме прямо пропорциональна произведению модулей зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними: _, где = 9 ·10⁹ Нм²/Кл².

Коэффициент k численно равен силе взаимодействия двух точечных неподвижных зарядов в вакууме по 1 Кл, находящихся на расстоянии 1 м.

- электрическая постоянная.

Электрические заряды взаимодействуют посредством электрического поля – особого вида материи.

Напряженностью электрического поля называют векторную величину, равную отношению силы, действующую на положительный заряд в данной точке поля, к величине этого заряда. .

В СИ [Е] = [H/Кл].

Потенциалом электрического поля в данной точке называют величину, равную отношению работы, совершаемой полем при перемещении им пробного положительного заряда из данной точки на бесконечность к этому заряду: .

В СИ [φ] Дж/Кл = В.

По способности проводить электрические заряды все вещества делятся на проводники и диэлектрики.

Способность системы проводников накапливать электрический заряд называется электроемкостью: _.

В СИ [C] = Ф.

Конденсатором называют систему двух проводников, разделенных слоем диэлектрика.

Электрический ток – упорядоченное движение свободных заряженных частиц.

Сила тока – скалярная величина, равная величине заряда, прошедшего через поперечное сечение проводника за единицу времени: .

В СИ [I] = A.

Величину, характеризующую работу сторонних сил, называют электродвижущей силой. ЭДС равна работе А, совершаемой сторонними силами, при перемещении единичного положительного заряда q внутри источника тока. .

В СИ [ε] = 1В.

Электрическим сопротивлением называется величина R, характеризующая способность проводника препятствовать прохождению в нем электрического тока.

Закон Ома для участка цепи: сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна его сопротивлению: _.

Закон Ома для полной цепи: сила тока в цепи равна отношению ЭДС цепи к ее полному сопротивлению: _.

_{Закон Джоуля-Ленца: Количество теплоты, выделившееся в проводнике с током, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени прохождения тока.}

Контрольные вопросы:

1. Если молекулы и атомы электрически нейтральны, то каким образом тело может быть заряженным?

2. Что такое точечный заряд?

3. Сформулируйте закон Кулона.

4. Дать определение напряженности электрического поля.

5. Дайте определение потенциала.

6. Что такое электрический ток?

7. Что такое сила тока?

8. Сформулируйте законы Ома для участка цепи и для полной цепи.

9. Сформулируйте закон Джоуля-Ленца.

Заполните таблицу:

Название величины или закона	Формула
1. Закон Кулона
2. Напряженность электрического поля
3. Потенциал электрического поля
4. Сила тока
5. Напряжение
6. Электрическое сопротивление
7. Закон Ома для участка цепи
8. Закон Ома для полной цепи
9. Закон Джоуля-Ленца
10. Законы последовательного соединения проводников
11. Законы параллельного соединения проводников
12. Работа тока
13. Мощность тока

Решите задачи:

1. Во сколько раз надо изменить расстояние между зарядами при увеличении одного из них в 3 раза, чтобы сила их взаимодействия осталась прежней?

2. Гальванический элемент с ЭДС 4,5 В и внутренним сопротивлением 1 Ом замкнут на внешнее сопротивление 3 Ом. Найти силу тока в цепи, падение напряжения во внутренней части и напряжение на зажимах элемента.

Задания для самостоятельной работы:

1. Площадь каждой пластины плоского конденсатора равна S. На каком расстоянии друг от друга надо расположить пластины в воздухе, чтобы емкость конденсатора была равна C?

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
S, см^2	520	500	540	560	500	450	460	470	480	490	550	580
С, пФ	46	50	52	56	25	45	48	57	58	49	55	52

2. Элемент с внутренним сопротивлением r и ЭДС - ε замкнут проводником с сопротивлением R. Какое количество теплоты будет выделяться во внешней цепи за 2 с?

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
R, Ом	15	14	13	12	11	10	9	8	7	6	5	4
r, Ом	5	5,5	4,4	4	3,5	3	2, 5	2	1,5	1,2	1,1	0,8
ε , В	20	18	15	16	14	13	12	10	8	9	11	17