Курс общей физики, книга 2, 1. Физика, часть 2, Электромагнетизм г. Скачать бесплатно и без регистрации. Курс общей физики, книга 2, 1. Физика, часть 2, Электромагнетизм г. Методика решения задач по электричеству г. Электричество и магнетизм. Закон сохранения заряда. Закон квантования заряда. Закон сохранения заряда 2. Название: Задачи по общей физике. Е.Содержит свыше 2000 задач по всем разде.Скачать книгу бесплатно >>.Сборник задач (с решениями). Электри- (2, 3, 9, 20, 23), Ю.И. Тюрин (9, 26), И.П.Чернов (20), Э.Б.Шошин (22). Ломоносова ( задачи, решения и др. Взаимодействие электрических зарядов в вакууме. Взаимодействие электрических зарядов в вакууме. Обучение физике в техническом университете - основные цели, задачи, и методы. Сборник задач (с решениями). Сборник задач по физике. Электростатическое поле. Электростатическое поле. Сложение электростатических полей. Принцип суперпозиции 4. Сложение электростатических полей. Принцип суперпозиции 5. Электростатическое поле диполя 6. Взаимодействие диполей. Электрический заряд, закон сохранения электрического заряда Электростатика – раздел, изучающий статические (неподвижные) заряды и связанные с ними электрические поля. Несмотря на обилие различных веществ в природе, существуют только два вида электрических зарядов: заряды подобные тем, которые возникают на стекле, потертом о шелк и заряды, подобные тем, которые появляются на янтаре, потертом о мех. Первые были названы положительными, вторые отрицательными зарядами. Если поднести заряженное тело (с любым зарядом) к незаряженному, то на ближайшем к заряженному телу конце появляются заряды противоположного знака- (индуцированный заряд) или явление электростатической индукции. Закон квантования заряда – Заряд любого тела составляет целое кратное от элементарного электрического заряда, равного заряду протона или электрона. Взаимодействие электрических зарядов в вакууме. Закон Кулона Точечным зарядом (q) называется заряженное тело, размеры которого пренебрежительно малы по сравнению с расстоянием до других заряженных тел, с которым оно взаимодействует. Сила взаимодействия малых точечных зарядов в вакууме пропорциональна величине зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними, причем одноименные заряды притягиваются, а разноименные – отталкиваются. Закон Кулона В векторной форме закон Кулона выглядит так: В электростатике взаимодействие зарядов подчиняется третьему закону Ньютона: Силы взаимодействия между зарядами равны по величине и направлены противоположно друг другу вдоль прямой, связывающей эти заряды Если заряды не точечные, то в такой форме закон Кулона не годится – нужно интегрировать по объему. Закон Кулона Вся совокупность фактов говорит, что закон Кулона справедлив при Внутри ядра действуют уже другие законы, не кулоновские силы. В системе СИ коэффициент пропорциональности k 0 ввели в таком виде. Электростатическое поле. Напряженность электростатического поля Вокруг заряда всегда есть электрическое поле, основное свойство которого заключается в том, что на всякий другой заряд, помещенный в это поле, действует сила. Силовой характеристикой поля создаваемого зарядом является отношение силы действующей на заряд к величине этого заряда называемое напряженностью электростатического поля. Электростатическое поле. Напряженность электростатического поля. Сложение электростатических полей. В векторной форме: Если поле создается несколькими точечными зарядами, то на пробный заряд q 0 действует сила, которая определится выражением: Это принцип суперпозиции. Принцип суперпозиции Напряженность результирующего поля, системы точечных зарядов равна векторной сумме напряженностей полей, созданных в данной точке каждым из них в отдельности. Принцип суперпозиции Например,( рис.). Сложение электростатических полей. Принцип суперпозиции Если поле создается не точечными зарядами, то используют обычный в таких случаях прием. Тело разбивают на бесконечно малые элементы и определяют напряженность поля создаваемого каждым элементом, затем интегрируют по всему телу: Где – напряженность поля, обусловленная заряженным элементом. Принцип суперпозиции Электрический заряд может располагаться на тонкой нити, на поверхности, в объеме. При расчете электростатических полей таких зарядов используют понятия плотности зарядов. Различают: линейная плотность заряда: поверхностная плотность заряда: объемная плотность заряда: Рассмотрим еще один пример. Принцип суперпозиции Рассчитаем электростатическое поле, созданное длинной, заряженной с постоянной линейной плотностью зарядов . Принцип суперпозиции Считаем, что х – мало по сравнению с длиной проводника. Выберем систему координат так, чтобы ось y совпадала с проводником. Элемент длины dy, несет заряд Создаваемая этим элементом напряженность электрического поля в точке А. Сложение электростатических полей. Принцип суперпозиции Создаваемая этим элементом напряженность электрического поля в точке А: Вектор имеет d. E x и d. E y проекции. Принцип суперпозиции Эти проекции определяются как: Т. Тогда Теперь выразим y через . Принцип суперпозиции Так как то и тогда. Электростатическое поле диполя Электрическим диполем называется система двух одинаковых по величине, но разноименных точечных зарядов, расстояние между которыми l значительно меньше расстояния до тех точек, в которых определяется поле системы ( ), где l - плечо диполя – вектор, направленный от отрицательного заряда к положительному и численно равный расстоянию между зарядами. Силовые линии электростатического поля 1. Силовые линии электростатического поля 2. Поток вектора напряженности 3. Теорема Остроградского- Гаусса 4. Дифференциальная форма теоремы Остроградского- Гаусса 4. Дифференциальная форма теоремы Остроградского- Гаусса. ТЕОРЕМА ОСТРОГРАДСКОГО- ГАУССА 5. Вычисление электростатических полей с помощью теоремы Остроградского- Гаусса 5. Вычисление электростатических полей с помощью теоремы Остроградского- Гаусса 5. Поле бесконечной однородно заряженной плоскости 5. Поле двух равномерно заряженных плоскостей 5. Поле бесконечно заряженного цилиндра 5. Поле двух коаксиальных цилиндров с одинаковой линейной плотностью заряда, но разным знаком 5. Поле двух коаксиальных цилиндров с одинаковой линейной плотностью заряда, но разным знаком 5. Поле заряженного пустотелого шара 5. Поле объемного заряженного шара. Силовые линии электростатического поля Для того чтобы описать электрическое поле, нужно задать вектор напряженности в каждой точке поля. Это можно сделать аналитически или графически. Аналитически – с помощью формул; графически – с помощью силовых линий. Силовые линии - это линии, касательная к которым в любой точке поля совпадает с направлением вектора напряженности. Силовые линии электростатического поля Густота силовых линий должна быть такой, чтобы единичную площадку, нормальную к вектору напряженности пересекало такое их число, которое равно модулю вектора напряженности, т. В этом смысл теоремы Остроградского- Гаусса. Рассмотрим рисунок. Теорема Остроградского- Гаусса Для данной конфигурации, поток вектора напряженности через произвольную элементарную площадку d. S будет равен: Т. Таким образом, направление вектора совпадает с направлением внешней нормали к поверхности. Подсчитаем поток вектора через произвольную замкнутую поверхность S, окружающую точечный заряд q. Теорема Остроградского- Гаусса Окружим заряд q сферой S 1. Центр сферы совпадает с центром заряда. Радиус сферы S 1 равен R 1. В каждой точке поверхности S 1 проекция внешней нормали одинакова и равна. Теорема Остроградского- Гаусса Тогда поток через S 1 Поток через сферу S 2 имеющую радиус R 2 : Из непрерывности линии следует, что поток и через любую произвольную поверхность S будет равен этой же величине. Теорема Остроградского- Гаусса Этот результат справедлив не только для одного заряда, но и для любого числа произвольно расположенных зарядов, находящихся внутри поверхности Это и есть теорема Остроградского – Гаусса. Поток вектора напряженности электрического поля через любую замкнутую поверхность в вакууме равен алгебраической сумме всех зарядов, расположенных внутри поверхности, деленной на . СВЯЗЬ НАПРЯЖЕННОСТИ С ПОТЕНЦИАЛОМ 1. Теорема о циркуляции вектора 2. Работа сил электростатического поля. Потенциальная энергия 3. Разность потенциалов 4. Связь между напряженностью и потенциалом 4. Связь между напряженностью и потенциалом 5. Силовые линии и эквипотенциальные поверхности 5. Силовые линии и эквипотенциальные поверхности 6. Расчет потенциалов простейших электростатических полей. Теорема о циркуляции вектора Вычислим работу, которую совершает электростатическое поле, созданное зарядом q * по перемещению заряда q из точки 1 в точку 2. Следовательно, силы поля консервативны, а само поле – потенциально. Из независимости линейного интеграла от пути между двумя точками следует, что по произвольному замкнутому пути: Это утверждение и называют теоремой о циркуляции. Потенциальная энергия Работу сил электростатического поля можно выразить через убыль потенциальной энергии – разность двух функций состояний: Выражение для потенциальной энергии заряда q' в поле заряда q. Работа сил электростатического поля. Потенциальная энергия Потенциальную энергию определяют с точностью до постоянной интегрирования. Значение константы в выражении для W выбирают таким образом, чтобы при удалении заряда на бесконечность, потенциальная энергия обращалась в нуль. СВЯЗЬ НАПРЯЖЕННОСТИ С ПОТЕНЦИАЛОМ потенциал численно равен потенциальной энергии, которой обладает в данной точке поля единичный положительный заряд. Потенциал, как и потенциальная энергия, определяют с точностью до постоянной интегрирования. Поскольку физический смысл имеет не потенциал, а разность потенциалов, поэтому договорились считать, что потенциал точки, удаленной в бесконечность, равен нулю. Когда говорят «потенциал такой- то точки» – имеют в виду разность потенциалов между этой точкой и точкой, удаленной в бесконечность. СВЯЗЬ НАПРЯЖЕННОСТИ С ПОТЕНЦИАЛОМ Если поле создается системой зарядов, то, используя принцип суперпозиции, получаем для потенциальной энергии: Для потенциала. ПОТЕНЦИАЛ И РАБОТА ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ПОЛЯ. СВЯЗЬ НАПРЯЖЕННОСТИ С ПОТЕНЦИАЛОМ Вспомним, что работа равна убыли потенциальной энергии и, следовательно, Таким образом, работа над зарядом q равна произведению заряда на убыль потенциала. То есть где U – напряжение. Очевидно, что между этими величинами должна существовать определенная связь.
0 Comments
Leave a Reply. |
AuthorWrite something about yourself. No need to be fancy, just an overview. Archives
December 2016
Categories |