- •1)Электрический заряд, его свойства. Закон Кулона. Характеристики равномерно распределенного заряда
- •3) Поток вектора напряженности. Теорема Гаусса для электростатического поля в вакууме
- •4) Применение теоремы Гаусса к расчету поля бесконечной плоскости, обладающей равномерно распределенным зарядом, поля двух параллельных бесконечных разноименно заряженных плоскостей
- •5) Теорема о циркуляции вектора напряженности электростатического поля. Работа сил электростатического поля.
- •6) Потенциал электростатического поля. Напряженность как градиент потенциала.
- •7) Диэлектрики. Поляризация диэлектриков. Поляризованность. Поле внутри диэлектриков.
- •8) Электроемкость. Конденсаторы. Емкость плоского конденсатора. Виды соединения конденсатора
- •10) Постоянный электрический ток. Сила тока, электродвижущая сила и напряжение
- •11) Закон Ома для участка цепи, для неоднородного участка, для замкнутого контура. Последовательное и параллельное соединение проводников.
- •12) Работа и мощность тока. Мощность, выделяющаяся во внешней цепи. Закон Джоуля-Ленца.
- •13) Правила Кирхгофа для расчета разветвленных цепей
- •14) Магнитное поле и его характеристики. Закон Био-Савара-Лапласа и его применение к расчету магнитного поля прямого и кругового тока.
- •15) Закон Ампера. Взаимодействие параллельных токов. Сила Лоренца.
- •16) Теорема о циркуляции вектора магнитной индукции и её применение к расчету магнитного поля тороида и соленоида
- •Вопрос 17. Поток вектора магнитной индукции. Теорема Гаусса для вектора магнитной индукции. Рамка с током в магнитном поле.
- •Вопрос 18. Работа по перемещению проводника и контура с током в магнитном поле. Рамка с током в магнитном поле.
- •Вопрос 19. Электромагнитная индукция. Закон Фарадея. Правило Ленца. Вращение рамки в магнитном поле.
- •Вопрос 20. Явление самоиндукции. Токи при размыкании и замыкании цепи. Явление взаимной индукции.
- •Вопрос 21. Энергия магнитного поля тока в контуре. Энергия магнитного поля соленоида.
- •Вопрос 22.
- •Вопрос 24. Колебательные процессы. Гармонические колебания и их характеристики. Физический и математический маятники.
- •25) Гармонические механические колебания. Дифференциальное уравнение и его решение. Энергия механических колебаний.
- •26) Гармонические механические колебания. Дифференциальное уравнение и его решение. Скорость, ускорение, сила механических колебаний.
- •29)Упругие волны. Уравнение плоской и сферической волны. Волновое уравнение.
1)Электрический заряд, его свойства. Закон Кулона. Характеристики равномерно распределенного заряда
Электрический заряд – это характеристика элементарных частиц, участвующих в электромагнитном взаимодействии.
Свойства электрического заряда:
-Заряд не может существовать вне тела или частицы
-Он бывает двух видов, условно их принимали считать положительным и отрицательным
-Электрический заряд инвариантен, его величина не зависит от того, покоится тело или движется
-Электрический заряд квантуется, кванта является величина заряда электрона
Закон сохранения заряда:
Алгебраическая сумма электрических зарядов любой замкнутой системы (системы, не обменивающейся зарядами с внешними телами) остается неизменной, какие бы процессы не происходили внутри этой системы.
Закон Кулона: сила взаимодействия F между двумя неподвижными точечными зарядами, находящимися в вакууме, пропорциональна зарядам Q1 и Q2 и обратно пропорциональна квадрату расстояния r между ними:
где k — коэффициент пропорциональности, зависящий от выбора системы единиц.
Сила F направлена по прямой, соединяющей взаимодействующие заряды, т. е. является центральной, и соответствует притяжению (F < 0) в случае разноименных зарядов и отталкиванию (F > 0) в случае одноименных зарядов. Эта сила называется кулоновской силой.
Сила взаимодействия точечных зарядов зависит от среды, в которых они находятся. В любой среде сила взаимодействия меньше, чем в вакууме, в раз.
Тогда закон Кулона для взаимодействия не в вакууме будет иметь вид:
2) Напряженность электрического поля. Принцип суперпозиции полей. Поле точечного заряда. Электрический диполь
Электрические поля, которые создаются неподвижными электрическими зарядами называются электростатическими.
Для исследования электростатического поля используется пробный точечный положительный заряд - такой заряд, который не искажает исследуемое поле.
Напряженность является силовой характеристикой электростатического поля.
Напряженность электростатического поля в данной точке есть физическая величина, определяемая силой, действующей на пробный единичный положительный заряд, помещенный в эту точку поля:
Напряженность поля точечного заряда в вакууме
Направление вектора Е совпадает с направлением силы, действующей на положительный заряд. Если поле создается положительным зарядом, то вектор Е направлен вдоль радиуса-вектора от заряда во внешнее пространство; если поле создается отрицательным зарядом, то вектор Е направлен к заряду .
Линий напряженности — линий, касательные к которым в каждой точке совпадают с направлением вектора Е
Линиям напряженности приписывается направление, совпадающее с направлением вектора напряженности. Так как в каждой данной точке пространства вектор напряженности имеет лишь одно направление, то линии напряженности никогда не пересекаются. Для однородного поля (когда вектор напряженности в любой точке постоянен по величине и направлению) линии напряженности параллельны вектору напряженности. Если поле создается точечным зарядом, то линии напряженности — радиальные прямые, выходящие из заряда, если он положителен , и входящие в него, если заряд отрицателен.
Принцип суперпозиции электростатических полей - напряженность Е результирующего поля, создаваемого системой зарядов, равна геометрической сумме напряженностей полей, создаваемых в данной точке каждым из зарядов в отдельности.
Принцип суперпозиции позволяет рассчитать электростатические поля любой системы неподвижных зарядов, поскольку если заряды не точечные, то их можно всегда свести к совокупности точечных зарядов.
Электрический диполь — система двух равных по модулю разноименных точечных зарядов (+Q, - Q), расстояние l между которыми значительно меньше расстояния до рассматриваемых точек поля.
Вектор, направленный по оси диполя (прямой, проходящей через оба заряда) от отрицательного заряда к положи тельному и равный расстоянию между ними, называется плечом диполя l.
Вектор совпадающий по направлению с плечом диполя и равный произведению заряда |Q| на плечо l, называется электрическим моментом диполя или дипольным моментом
Согласно принципу суперпозиции , напряженность Е поля диполя в произвольной точке
где Е+ и Е_ — напряженности полей, создаваемых соответственно положительным и отрицательным зарядами.