„Elektrinio lauko krūvis“ – elektrifikacijos metu elektronai juda iš vieno kūno į kitą. Įtempimo vektorius elektrinis laukas, sukurtas dviem identiškais krūviais taške C, nukreiptas... 1) Kairėn 2) Žemyn 3) Aukštyn 4) Dešinėn. Antrajame laidininke, judinant tą patį krūvį, elektrinis laukas atlieka 40 J. Nėra traukos ar atstūmimo sąveikos.

„Elektrinio lauko stiprumas ir potencialas“ – kodėl ryklys greitai aptinka žmogų vandenyje? Pamokos tikslai: kodėl ryklys greitai aptinka žmogų, įkritusį į vandenį? Keletas praktinių elektrinio lauko charakteristikų taikymo pavyzdžių. Atstumas tarp debesies ir žemės yra 2 km. Kartojimas. Tarp debesies ir Žemės atsirado 4 GV potencialų skirtumas.

„Kūno elektros krūvis“ – Krūvio tvermės dėsnis 1.2. Elektros krūvių sąveika vakuume. Klausimai ir ankstyvas egzamino išlaikymas 651 – 750 – trys!!! Krūvio išsaugojimo dėsnis. Todėl elektrostatinės sąveikos energija yra potencinė energija. Klausimai ir egzamino išlaikymas tik laiku, t.y. Suplanuota.

„Lauko potencialas“ – potencialas elektrostatinis laukas. Potencialo vertė apskaičiuojama atsižvelgiant į pasirinktą nulinį lygį. Visi taškai laidininko viduje turi tą patį potencialą (=0). Kiekvienas elektrostatinis laukas yra potencialus. Uždaroje trajektorijoje elektrostatinio lauko atliktas darbas lygus 0. Savybės. Įtampa laidininko viduje = 0, o tai reiškia, kad potencialų skirtumas viduje = 0.

„Elektrinis laukas ir jo intensyvumas“ - Elektrinio lauko linijos prasideda nuo teigiamų krūvių ir baigiasi neigiamais. Dviejų plokščių įtempimo linijos. Galioja elektros krūviai su tam tikra jėga. Pagal Faradėjaus idėją elektros krūviai vienas kito tiesiogiai neveikia. "Elektrinis laukas. Kokie yra elektros krūvių tipai?

„Elektrinio lauko stipris“ – įtampos matavimo vienetas SI sistemoje: [ U ] = 1 V 1 voltas yra lygus elektros įtampai grandinės atkarpoje, kurioje, tekant 1 C krūviui, veikia lygiai. iki 1 J atliekamas: 1 V = 1 J/ 1 Cl. 1979 metais JAV daugiausia aukštos įtampos. Įtampa apibūdina srovės sukuriamą elektrinį lauką.

Iš viso yra 10 pristatymų

5. Elektrostatika

Kulono dėsnis

1. Įkrauti kūnai sąveikauja. Gamtoje yra dviejų tipų krūviai, jie sutartinai vadinami teigiamais ir neigiamais. To paties ženklo (panašaus) krūviai atstumia, priešingų (priešingų) – traukia. Krūvinių SI matavimo vienetas yra kulonas (žymimas

2. Gamtoje yra minimalus galimas mokestis. Jis vadinamas

elementarus ir žymimas e. Elementariojo krūvio skaitinė reikšmė ≈ 1,6 10–19 C, Elektrono krūvisq elektronas = –e, protono krūvisq protonas = +e. Visi mokesčiai

V prigimtis yra elementariojo krūvio kartotiniai.

3. Elektra izoliuotoje sistemoje algebrinė krūvių suma išlieka nepakitusi. Pavyzdžiui, jei sujungiate du vienodus metalinius rutulius su įkrovomis q 1 = 5 nC = 5 10–9 C ir q 2 = – 1 nC, tada krūviai bus paskirstyti

tarp rutuliukų vienodai ir kiekvieno rutuliuko krūvis q taps lygus

q = (q 1 + q 2 ) / 2 = 2 nC.

4. Krūvis vadinamas taškiniu krūviu, jeigu jo geometriniai matmenys yra žymiai mažesni už atstumus, kuriais tiriamas šio krūvio poveikis kitiems krūviams.

5. Kulono dėsnis nustato jėgos dydį elektrinė sąveika du stacionarūs taškiniai krūviai q 1 ir q 2 esantys atstumu vienas nuo kito (1 pav.)

Čia F 12 yra jėga, veikianti pirmąjį krūvį nuo antrojo, F 21 yra jėga

veikiantis antrąjį krūvį iš pirmojo, k ≈ 9 10 9 N m2 / Cl2 – Kulono dėsnio konstanta. SI sistemoje ši konstanta dažniausiai rašoma forma

k = 4 πε 1 0,

čia ε 0 ≈ 8,85 10 − 12 F/m yra elektrinė konstanta.

6. Dviejų taškinių krūvių sąveikos jėga nepriklauso nuo kitų įkrautų kūnų buvimo šalia šių krūvių. Šis teiginys vadinamas superpozicijos principu.

Elektrinio lauko stiprumo vektorius

1. Pastatykite taškinį krūvį q šalia nejudančio įkrauto kūno (ar kelių kūnų). Laikysime, kad krūvio q dydis yra toks mažas, kad jis nesukelia krūvių judėjimo kituose kūnuose (toks krūvis vadinamas bandomuoju krūviu).

Iš įkrauto kūno pusės nejudantį bandomąjį krūvį q veiks jėga F. Pagal Kulono dėsnį ir superpozicijos principą jėga F bus proporcinga krūvio q dydžiui. Tai reiškia, kad jei bandomojo krūvio dydis padidinamas, pavyzdžiui, 2 kartus, jėgos F dydis taip pat padidės 2 kartus; jei krūvio q ženklas bus pakeistas į priešingą, tada jėga pakeis kryptį į priešingą. Šis proporcingumas gali būti išreikštas formule

F = qE.

Vektorius E vadinamas elektrinio lauko stiprumo vektoriumi. Šis vektorius priklauso nuo krūvių pasiskirstymo kūnuose, sukuriančiuose elektrinį lauką, ir

nuo taško, kuriame vektorius E nustatytas nurodytu būdu, padėties. Galima sakyti, kad elektrinio lauko stiprumo vektorius lygus jėgai, veikiantis vienetą teigiamas krūvis, patalpintas tam tikrame erdvės taške.

E G = F G /q apibrėžimą galima apibendrinti kintamų (nuo laiko priklausomų) laukų atveju.

2. Apskaičiuokime nejudančio taškinio krūvio Q sukuriamo elektrinio lauko stiprio vektorių. Parinkime tam tikrą tašką A, esantį atstumu nuo taškinis mokestis K. Norėdami nustatyti įtampos vektorių šiuo metu, mintyse įdėkite į jį teigiamą testo krūvįq. Įjungta

bandomasis krūvis iš taškinio krūvio Q pusės, atsiras patraukli arba atstumianti jėga, priklausomai nuo krūvio Q ženklo. Šios jėgos dydis lygus

F = k| Q| q. r2

Vadinasi, elektrinio lauko stiprumo vektoriaus, kurį sukuria stacionarus taškinis krūvis Q taške A, nutolusiame nuo jo atstumu r, dydis yra lygus

E = k r |Q 2 |.

Vektorius E G prasideda taške A ir yra nukreiptas nuo krūvio Q, jei Q > 0, ir į krūvį Q,

jei Q< 0 .

3. Jei elektrinį lauką sukuria keli taškiniai krūviai, tai intensyvumo vektorių savavališkame taške galima rasti naudojant lauko superpozicijos principą.

4. Jėgos linija (vektorinė linija E) vadinama geometrine linija,

liestinė, kurios kiekviename taške sutampa su vektoriumi E tame taške.

Kitaip tariant, vektorius E yra nukreiptas tangentiškai į lauko liniją kiekviename jo taške. Priskiriama jėgos linijos kryptis - išilgai vektoriaus E. Jėgos linijų paveikslėlis yra vizualus jėgos lauko vaizdas, suteikia idėją apie lauko erdvinę struktūrą, jo šaltinius ir leidžia nustatyti įtempimo vektoriaus kryptį bet kuriame taške.

5. Vienodas elektrinis laukas yra laukas, vektorius kurio E yra vienodas (dydžiu ir kryptimi) visuose taškuose. Tokį lauką sukuria, pavyzdžiui, vienodai įkrauta plokštuma taškuose, esančiuose gana arti šios plokštumos.

6. Vienodai įkrauto rutulio laukas virš paviršiaus yra lygus nuliui rutulio viduje,

A už rutulio ribų sutampa su taškinio krūvio lauku Q, esantis rutulio centre:

kur Q yra rutulio krūvis, R yra jo spindulys, r yra atstumas nuo rutulio centro iki taško,

kuris apibrėžia vektorių E.

7. Dielektrikuose laukas susilpnintas. Pavyzdžiui, taškinis krūvis arba rutulys, vienodai įkrautas virš paviršiaus, panardintas į aliejų, sukuria elektrinį lauką.

E = k ε |r Q 2 |,

čia r – atstumas nuo taškinio krūvio arba rutulio centro iki taško, kuriame nustatomas įtampos vektorius, ε – alyvos dielektrinė konstanta. Dielektrinė konstanta priklauso nuo medžiagos savybių. Vakuumo dielektrinė konstanta ε = 1, oro dielektrinė konstanta labai artima vienetui (sprendžiant uždavinius dažniausiai laikoma lygia 1), kitiems dujiniams, skystiems ir kietiesiems dielektrikams ε > 1.

8. Kai krūviai yra pusiausvyroje (jei nėra tvarkingo judėjimo), elektrinio lauko stipris laidininkų viduje lygus nuliui.

Darbas elektriniame lauke. Potencialus skirtumas.

1. Stacionarių krūvių laukas (elektrostatinis laukas) turi svarbią savybę: elektrostatinio lauko jėgų darbas perkelti bandomąjį krūvį iš kurio nors taško 1 į tašką 2 nepriklauso nuo trajektorijos formos, o yra nulemtas tik pradžios ir pabaigos taškų padėtis. Šią savybę turintys laukai vadinami konservatyviais. Konservatizmo savybė leidžia nustatyti bet kurių dviejų lauko taškų vadinamąjį potencialų skirtumą.

Potencialus skirtumasϕ 1 −ϕ 2 taškuose 1 ir 2 yra lygus darbo A 12 lauko jėgų, perkeliančių bandomąjį krūvį q iš taško 1 į tašką 2, santykiui iki šio krūvio dydžio:

ϕ1 – ϕ2 =A q 12.

Toks potencialų skirtumo apibrėžimas turi prasmę tik todėl, kad darbas nepriklauso nuo trajektorijos formos, o yra nulemtas trajektorijų pradžios ir pabaigos taškų padėties. SI sistemoje potencialų skirtumas matuojamas voltais: 1V = J/C.

Kondensatoriai

1. Kondensatorius susideda iš dviejų laidininkų (jie vadinami plokštėmis), atskirtų vienas nuo kito dielektriko sluoksniu (2 pav.), ir vieno įkrovos.

nukreiptas į Q, o kitas – Q. Krūvis ant teigiamos plokštės Q vadinamas kondensatoriaus įkrovimu.

2. Galima parodyti, kad potencialų skirtumas ϕ 1 −ϕ 2 tarp plokščių yra proporcingas krūvio dydžiuiQ, tai yra, jei, pavyzdžiui, krūvisQ padidinamas 2 kartus, tai potencialų skirtumas padidės 2 laikai.

ε S

ϕ 1ϕ 2

2 pav.3 pav

Šis proporcingumas gali būti išreikštas formule

Q = C (ϕ 1 – ϕ 2),

kur C yra proporcingumo koeficientas tarp kondensatoriaus įkrovos ir potencialų skirtumo tarp jo plokščių. Šis koeficientas vadinamas elektrine talpa arba tiesiog kondensatoriaus talpa. Talpa priklauso nuo plokščių geometrinių matmenų, jų santykinės padėties ir dielektrinė konstanta aplinką. Potencialų skirtumas taip pat vadinamas įtampa, kuri žymima U. Tada

Q = CU.

3. Plokščiasis kondensatorius susideda iš dviejų plokščių laidžių plokščių, lygiagrečių viena kitai atstumu d (3 pav.). Manoma, kad šis atstumas yra mažas, palyginti su plokščių linijiniais matmenimis. Kiekvienos plokštės (kondensatoriaus plokštės) plotas yra S, vienos plokštės įkrova yra Q, o kitos - Q.

Tam tikru atstumu nuo kraštų laukas tarp plokščių gali būti laikomas vienodu. Todėl ϕ 1 -ϕ 2 = Ed, arba

U = Red.

Lygiagrečiojo plokštės kondensatoriaus talpa nustatoma pagal formulę

C = εε d 0 S ,

čia ε 0 =8,85 10–12 F/m – elektrinė konstanta, ε – dielektriko tarp plokščių dielektrinė konstanta. Iš šios formulės matyti, kad norint gauti didelį kondensatorių, reikia padidinti plokščių plotą ir sumažinti atstumą tarp jų. Dielektriko su didele dielektrine konstanta ε buvimas tarp plokščių taip pat padidina talpą. Dielektriko tarp plokščių vaidmuo yra ne tik didinti dielektrinę konstantą. Taip pat svarbu, kad geri dielektrikai galėtų atlaikyti didelius elektrinius laukus, nesukeldami gedimo tarp plokščių.

SI sistemoje talpa matuojama faradais. Vieno farado plokščias kondensatorius būtų milžiniškų matmenų. Kiekvienos plokštės plotas būtų maždaug 100 km2, o atstumas tarp jų būtų 1 mm. Kondensatoriai plačiai naudojami technologijoje, ypač įkrovimui laikyti.

4. Jei įkrauto kondensatoriaus plokštės trumpai sujungiamos su metaliniu laidininku, tada elektros ir kondensatorius išsikraus. Kai laidininke teka srovė, išsiskirs tam tikras šilumos kiekis, o tai reiškia, kad įkrautas kondensatorius turi energijos. Galima parodyti, kad bet kurio įkrauto kondensatoriaus (nebūtinai plokščio) energija nustatoma pagal formulę

W = 1 2 CU2 .

Atsižvelgiant į tai, kad Q = CU, energijos formulė taip pat gali būti perrašyta forma

W = Q 2 = QU .