Лінії вектора напруженості - фізика

Нематического типу (далека Впорядкування чисто орієнтаційна)

Смектіческом типу (одно- або двовимірна Впорядкування в розташуванні центру мас молекул)

Рідкокристалічні властивості притаманні діелектриків, що характеризуються другим типом поляризації.

Провідники в електростатичному полі.

Вектор напруженості електростатичного поля в провіднику дорівнює нулю (). Якби полі не дорівнювало нулю, то в провіднику виникло б впорядкований рух зарядів без витрати енергії від зовнішнього джерела, що суперечить закону збереження енергії.

На одному кінці провідника надлишок позитивний, на іншому - від'ємний. Це індукує заряди.

Явище перерозподілу поверхневих зарядів на провіднику в зовнішньому електростатичному полі називається електростатичною індукцією.

Електричні заряди розташовуються на поверхневому шарі товщиною в 1-2 атомних шару. На цьому явищі заснована електростатичний захист від впливу зовнішніх електростатичних полів.

Електростатика - це вчення про властивості і взаємодії електричних зарядів, нерухомих по відношенню до обраної інерціальній системі відліку.

Закон збереження електричного заряду. Провідники, діелектрики, напівпровідники.

Існують два типи заряду: позитивний і негативний. Дослідним шляхом було встановлено, що елементарний заряд дискретний, тобто заряд будь-якого тіла складає ціле, кратне від деякого електричного заряду. Електрон і протон є носіями елементарних негативного і позитивного зарядів. З узагальнених дослідних даних було встановлено фундаментальний закон природи, вперше сформульований англійським фізиком Фарадеем.

Закон збереження електричного заряду: алгебраїчна сума електричних зарядів будь-якої замкнутої системи залишається незмінною, які б процеси не відбувалися всередині цієї системи.

Система називається замкнутою, якщо вона не обмінюється електричними зарядами із зовнішніми тілами.

Електричний заряд - величина релятивістська, інваріантна, тобто не залежить від обраної системи відліку. А значить, не залежить від того, рухається цей заряд або покоїться.

Наявність носія заряду (електронів та іонів) є умовою того, що тіло проводить електричний струм. Залежно від здатності проводити електричний струм, тіла діляться на:

Провідники - тіла, в яких електричний заряд може переміщатися по всьому його об'єму. Провідники діляться на дві групи:

провідники першого роду (метали) - перенесення в них електричних зарядів (вільних електронів) не супроводжується хімічними перетвореннями;

провідники другого роду (розплави солей, розчини солей і кислот та інші) - перенесення в них зарядів (позитивно і негативно заряджених іонів) веде до хімічних змін.

Діелектрики (скло, пластмаса) - тіла, які не проводять електричний струм, якщо до цих тіл не доклали сильне зовнішнє електричне поле; в них практично відсутні вільні заряди.

Напівпровідники (германій, кремній) - займають проміжне положення між провідниками і діелектриками. Їх провідність сильно залежить від зовнішніх умов (температура, іонізуюче випромінювання і т.д.).

Одиниця електричного заряду - Кулон (Кл) - електричний заряд, що проходить через поперечний переріз провідника при струмі в 1 ампер за час 1 секунда.

Електричний заряд і його властивості. Електричне поле і його характеристики. Закон Кулона. Електричне поле точкового заряду. Принцип суперпозиції.

Електричним зарядом називається величина, що характеризує взаємодії між частинками і тілами за допомогою електричних і магнітних полів (електромагнітне взаємодія).

Особливістю електромагнітних взаємодій є те, що вони є більш інтенсивними, ніж гравітаційні. Вони займають друге місце (після ядерних сил) по взаємодії.

1 - ядерні взаємодії 1

2 - електромагнітні взаємодії 0,1

3 - слабо ядерні взаємодії

4 - гравітаційні взаємодії

Електричний заряд є невід'ємною властивістю елементарних частинок. Всі елементарні частинки є носіями позитивного або негативного електричних зарядів. Кл. Заряд будь-якого тіла обумовлений сумою електричних зарядів, що входять в нього.

Поява зарядів у тел відбувається в результаті взаємодії тел між собою або з середовищем (передача електричних зарядів від заряджених тіл - електризація; передача електричних зарядів між різнорідними тілами, при цьому вони заряджаються позитивно або негативно; передача електричних зарядів на відстань - електрична індукція).

У замкнутій системі сумарний заряд не змінюється вході будь-яких хімічних і фізичних процесів.

Електричний заряд - інваріантна фізична характеристика (не залежить від вибору системи відліку).

Взаємодія електричних зарядів здійснюється за допомогою електромагнітних полів. Рухомі електричні заряди створюють у просторі електричні і магнітні поля, що призводить до виникнення електричних і магнітних сил і взаємодій (Кулонівські сили і сили Лоренца). Найбільш просте взаємодія здійснюється для нерухомих по відношенню один до одного - статичне взаємодія.

Поля, які створюють заряди - електростатичні. Характеристиками електростатичних полів є напруженість і потенціал.

Напруженість електростатичного поля - величина, що дорівнює відношенню сили, що діє на пробний заряд, поміщений в іншу точку поля до величини цього заряду.

, де - пробний заряд.

Потенціалом називається величина, що дорівнює відношенню потенційної енергії пробного заряду, поміщеного в дану точку поля до величини цього заряду.

Електростатичне поле - потенційне поле, а електростатична сила - консервативна сила.

Моделі заряджених тел.

1 - модель точкового заряду - будь заряджене фізичне тіло. Якщо поле визначається на відстані то воно більше, ніж розміри тіла.

2 - моделі розподілу зарядів:

- поверхнева щільність заряду.

- об'ємна щільність розподілу заряду.

Закон Кулона в поле точкового заряду.

Два тіла взаємодіють між собою з силами, пропорційними добутку цих зарядів і обернено пропорційні квадрату відстані між ними.

Закон Кулона є експериментальним законом і він також випливає з іншого закону.

Експерименти Кулона проводилися на спеціальних крутильних вагах.

- векторна форма запису закону Кулона.

- напруженість поля точкового заряду.

Якщо q> 0 (малюнок)

Для спрощення графічного зображення векторного поля вводиться паралельні лінії вектора напруженості (силові лінії). Лінії напруженості - лінії, дотичні до яких в кожній точці збігаються з вектором напруженості.

Число ліній, яке використовується для зображення цього поля, чисельно дорівнює значенню напруженості в даній точці.

Лінії напруженості починаються на позитивних і негативних зарядах або йде в нескінченність.

Електростатичне поле диполя.

Диполь - система позитивних і негативних зарядів, що знаходяться в цьому полі.

- дипольний момент даної системи.

Принцип суперпозиції: напруженість результуючого поля знаходиться шляхом визначення геометричної суми простих полів.

Енергія взаємодії системи зарядів.

Потенційна енергія взаємодії двох точкових зарядів визначається за формулою:

Для системи з N зарядів можна записати:

Тут, так як заряд сам з собою не взаємодіє. Множник враховує той факт, що.

Уявімо останній вираз у вигляді:

З огляду на, що представляє собою потенціал, створюваний усіма зарядами, крім в тій точці, де поміщається заряд, отримаємо енергію взаємодії системи зарядів:

Енергія зарядженого провідника.

Поверхня провідника - еквіпотенційної, тому потенціали тих точок, в яких знаходяться точкові заряди, однакові і рівні потенціалу про водника. Використовуючи (32), отримаємо:

З огляду на, що, одержимо:

Енергія електростатичного поля.

Беручи до уваги, що, запишемо вираз для енергії зарядженого конденсатора:

Енергію можна висловити з величини, що характеризує електростатичне поле в зазорі між обкладинками. З огляду на, що, одержимо:

Так як, а (обсяг конденсатора), то отримаємо:

Формула (33) пов'язує енергію поля з зарядом на його обкладках, а формула (33 1) - з напруженістю поля. У електростатики дати однозначну відповідь на питання, де зосереджена (локалізована) енергія, неможливо, так як поля і створили їх заряди можуть існувати окремо один від одного.

З (33 1) отримаємо вираз для щільності руху однорідного електростатичного поля:

або, враховуючи, що для ізотропного поля, отримаємо:

Тут перший доданок представляє щільність енергії в вакуумі, а друге - енергію, яка витрачається на поляризацію діелектрика (в одиницях об'єму).

У разі неоднорідності поля, його енергію можна визначити за формулою:

не змінюючи при цьому її потенціал, то поле поза провідника знову залишиться колишнім. Таким чином ми отримуємо ще одне застосування методу зображень - визначення полів провідних поверхонь різної форми. У спеціальних книгах з електростатики можна знайти безліч подібних розрахунків для різних поверхонь - гіперболоїдів, параболоїдів і інших поверхонь дуже хитрої форми. Всі подібні.

в себе опорний конспект і зошит домашніх завдань. Передбачається, що якщо вивчати матеріал, проводячи його структурування та систематизацію, а саме використовувати на уроках ОК, а вдома зошит домашніх завдань, то слід очікувати, що якість засвоєння навчального матеріалу буде краще. Для перевірки висунутого припущення необхідно було розробити методику вивчення теми: "Електростатика" 10-го.

що складається з іншої речовини. Електризація впливу - виникнення на тілі електричного заряду при знаходженні його в безпосередній близькості іншого зарядженого тіла (в електричному полі) Електростатика - розділ електродинаміки, що вивчає взаємодію і електричні поля покояться електричних зарядів. Електродинаміка - класична, теорія електромагнітних процесів в різних середовищах і в вакуумі.