Шпаргалки по физике (1)

Электростатика. Способность к электризации способность тел притягивать к себе предметы. Эти тела оказ. заряженными. Q=ne Q - заряд тела n=1,2 Заряды приобретаемые при электризации всегда кратны е и заряды явл. дискретными. Сущ. три способа электризации тел. 1) Электризация через трение - трибоэлектризаия. 2) Электризация наведением (явление электростатической индукции).

3)Электризация с помощью электритирования. Электрическ. заряды сохр. на заряженных телах различное время в зависемости от способа электризации в1) и 2) - короткое время , 3) - годы и десятки лет. В замкгутой системе электриз тел (нет обмена зарядами с внешними телами) алгебраическая сумма эл. зарядов остается постояной при любых процессах происходящих в этой системе. SQ i =const i Точечный заряд это физич. абстракция.

Точечным зарядом принято называть заряж. тело розмера которого малы по сравнению с расст. до точки исследования. Одноименные заряды отталкиваются, разноименные притягиваются. Зак. Куллона. Сила взаимодействия междуточечными неподвиж зарядами q 1 и q 2 прямопропорцианальны величине этих зарядов и обратно пропорц. расст. между ними. F=kґ((q 1 q 2 )/r 2 k=1/4pe 0 e 0 =8,85ґ10 -12 Ф/M e 0 - фундоментальная газовая постоянная назв газовой

постоянной. k=9109 M/Ф Зак. Куллона (в другом виде) F=(1/4pe 0 )ґзq 1 q 2 з/r 2 вакуум e=1 F=(1/4pe 0 )ґзq 1 q 2 з/er 2 для среды e№1 Если точечн. заряд поместитьв однородн. безгранич.среду куллоновская сила уменьшится в e раз по сравнению с вакуумом. e - диэлектр. проницаемость среды. У любой среды кроме вакуума e>1. Зак. Куллона в векторной форме. Для этого воспользуемся единичным ортом по направлению вдоль расстояния

между двумя зарядами. e r =r/r r =e r ґr F=(1/4pe 0 )ґ(зq 1 q 2 зґr)/r 3 векторная форма В Си - сист единица заряда 1Кл=1Аґс 1Куллон - это заряд, протекаемый за 1 с через все поперечное сечение проводника, по которому течет ток А с силой 1А. Зак.Куллона может быть применен для тел значительных размеров если их разбить на точечные заряды. Кулл. силы - центральные, т.е. они направлены по линии соед. центр зарядов.

Зак. Куллона справедлив для очень больших расстояний до десятков километров. При уменьш. расст. до 10 -15 м справедлив, при меньших несправедлив. Электростатич. поле. Хар. электростатич.поля. (Е, D, j) В пространстве вокруг эл. зарядов возникает электростатическое поле (заряды не подвиж.). Принято считать, что электростатическое поле является объективной реальностью.

Обнаружить поле можно с помощью пробных электрических зарядов. Пробн полож точечный заряд должен быть таким, чтобы он не искажал картины иследуемого поля. Напр. электростатич. поля. Е - напряженность электростатического поля. Напряженность электростатического поля является силовой характеристикой. Напр. поля в данной Е=F/q 0 точке пространства явл. физ. вел. численно равная силе (куллоновск.) действ.

в данной точке на единичный неподвижный пробный заряд. [E]=H/Кл [E]=В/м Силовая линия - линия, в каждой точке которой напр. поля Е направлена по касательной. Силовые линии строят с опред. густотой соответствующей модулю напр. поля: через площадку 1 м 2 проводят количество линий Е равное модулю Е. При графическом представлении видно, что в местах с более густым располож.

Е напр. больше. Вывод формул для напр. поля точечн. заряда. q - заряд создающий поле. q 0 - пробн. заряд. Е=(1/4pe 0 )ґ(qґq 0 )/(r 2 ґq 0 ) E=(1/4pe 0 )ґq/r 2 Из E=(1/4pe 0 )ґq/r 2 следует что Е зависет прямопропорцианально величине заряда и обратнопропорц. расст. от заряда до т. исследов. В однородн. безгр. среде с e№1 (e>1) напр. поля уменьш. в e раз. E=(1/4pe 0 )ґq/er 2 _ E=(1/4pe 0 )ґq 2 /r 3 Электрическое смещение.

Опред. формулой для D явл. следущее в данной т. среды электрическое смещение численно равно произвед. диэлектр. проницаемости, эл. постоянн. и напр. поля. _ D¬ ¬E D=ee 0 E [D]=Кл/м 2 Напр. эл. поля завсет от e среды поэтому при наличии несколбких граничащих диэлектриков на границе разрыва двух сред напр. поля меняется скачком (линии вектора Е терпят разрыв). Вектор D не завис. от e среды т.е. явл. однаков. по величине во всех средах т.е. скачка

D нет , разрыва нет. Покажем что D независ от e. D=ee 0 ґ(kq)/(e 0 ґr 2 ) D=(1/4p)ґq/(eґr 2 ) Потенцеал поля. Силы электростатич. поля консервативные т.е. независ. от траэктории движения заряда. F=- gradП F x = -¶П/¶x аналогич F y и F z 1) F= - dП/dr Для электростатич. сил F=f(r). Воспользуемся этой зависемостью для введения третей характеристики поля

- потенцеала. Преобр. 1) 2) dП= - Fdr F - куллоновская сила взаимодействия между двумя точечн. зарядами q и q 0 . F=k(чqq 0 ч/r 2 ) Подставим F в 2) и проинтегрируем лев. и прав. часть. 3) тdП=т -k(чqq 0 ч/r 2 )dr из 3) П= -kчqq 0 чтdr/r 2 = =kчqq 0 чґ(1/r)+C Разделим лев. и прав. часть 4) на q 0 . 5) j=П/q 0 =(1/4pe 0 )ґ(q/r)+C 6) j=П/q 0 Потенцеал поля в данной точке численно равен потенцеальной энерии пробного заряда помещенного в данную

точку. [j]=B=Дж/К 7) j=(1/4pe 0 )ґ(q/r) при j=0 r®Ґ , j ~ d при r=const , j ~1/r при q=const При q>0 j>0 + При q<0 j<0 - Потенцеал поля принято изображать на рис. эквипотенцеальными линиями или поверх. Эквипотенцеал - геом. место точек равного потенцеала поля. Принято эквипотенцеал проводить при Dj =const Dj=j 2 - j 1 - разность между двумя ближайшеми эквипотенцеалами. Вывод: D=e 0 E D¬¬E E=(1/4pe 0 )ґ(q/r 2 ) D=q/4pr 2

Картина линий Е эквипотенц. поля точечн. заряда. (для ваку- ума) Е или D Dj=const ѕ линии D или Е экви. Нарисуем линии E и D при наличии диэлектрика. Диэлектрк окружен вакуумом. В диэл. e>1 E д <E в поскольку e д <e в Для D линий разрыв. нет т.е. D чертят сплошной линией.

Принцип суперпозиции электростатич. полей. Принцип суперпоз. для Е. Пусть в пространстве имеется несколько точечн. зарядов q 1 , q 2 , q i , q n внесем в это поле пробный заряд q 0 найдем силу действия наq 0 . Согласнопринципу независемости действия сил результ. сила F действ. но q 0 равна геом. сумме всех куллоновских сил действ. на q 0 со стор. других зарядов. _ n _ F= S F i 1) i=1 Разделим лев. и прав. часть 1) на q 0 .

_ n F/q0= S F i /q 0 E=F/q 0 i=1