Закон кулона - студопедія
Розділ 1 ОСНОВИ ЕЛЕКТРОДИНАМІКИ
1. Електризація тіл. Поняття про величину заряду.
Закон збереження заряду.
2. Сили взаємодії між зарядами.
3. Діелектрична проникність середовища.
4. Міжнародна система одиниць в електриці.
1. Електризація тіл. Поняття про величину заряду.
Закон збереження заряду.
Якщо дві поверхні привести в щільне зіткнення, то можливий перехід електронів з однієї поверхні на іншу, при цьому на цих поверхнях з'являються електричні заряди.
Це явище називається електризації. При терті площа щільного зіткнення поверхонь збільшується, збільшується і величина заряду на поверхні - таке явище називають електризації тертям.
В процесі електризації відбувається перерозподіл зарядів, в результаті якого обидві поверхні заряджаються рівними за величиною, протилежними за знаком зарядами.
Оскільки всі електрони мають однакові заряди (негативні.) е = 1,6 10 Кл, то для того, щоб визначити величину заряду на поверхні (q), необхідно знати, скільки електронів в надлишку або нестачі на поверхні (N) і заряд одного електрона.
В процесі електризації нові заряди не народжуються і не зникають, а лише відбувається їх перерозподіл між тілами або частинами тіла, тому сумарний заряд замкнутої системи тіл залишається постійним, в цьому і полягає сенс ЗАКОНУ ЗБЕРЕЖЕННЯ ЗАРЯДУ.
2. Сили взаємодії між зарядами.
Електричні заряди взаємодіють між собою, перебуваючи на відстані, при цьому однойменні заряди відштовхуються, а різнойменні - притягуються.
Вперше з'ясував досвідченим шляхом чому залежить сила взаємодії між зарядами французький вчений Кулон і вивів закон, названий законом КУЛОНА. Закон фундаментальний тобто заснований на дослідах. При виведенні цього закону Кулон використав крутильні ваги.
3) k - коефіцієнт, що виражає залежність від навколишнього середовища.
- формула закону Кулона.
Сила взаємодії між двома нерухомими точковими зарядами прямо пропорційні добутку величин цих зарядів і обернено пропорційна квадрату відстані між ними, і залежить від середовища, в якій знаходяться ці заряди, і спрямована вздовж прямої, що з'єднує центри цих зарядів.
3. Діелектрична проникність середовища.
Е - діелектрична проникність середовища, залежить від навколишнього заряди середовища.
Е = 8,85 * 10 - фізична стала, діелектрична проникність вакууму.
Е - відносна діелектрична проникність середовища, показує у скільки разів сила взаємодії між точковими зарядами у вакуумі більше ніж в даному середовищі. У вакуумі найсильніше взаємодія між зарядами.
4. Міжнародна система одиниць в електриці.
Основною одиницею для електрики в системі «СІ» є сила струму в 1А, всі інші одиниці вимірювання є похідними від 1Ампера.
1Кл - кількість електричного заряду, що переноситься зарядженими частинками через поперечний переріз провідника при силі струму в 1А за 1с.
Тема 1.2 ЕЛЕКТРИЧНЕ ПОЛЕ
1. Електричне поле - як особливий вид матерії.
2. Напруженість електричного поля.
3. Лінії напруженості електричного поля. Однорідне електричне поле.
4. Робота по переміщенню заряду в електричному полі.
5. Потенціал. Різниця потенціалів. Напруга.
6. Зв'язок різниці потенціалів з напруженістю електричного поля.
1. Електричне поле - як особливий вид матерії.
У природі як вид матерії існує електромагнітне поле. У різних випадках електромагнітне поле проявляє себе по - різному, так наприклад близько нерухомих зарядів проявляє себе тільки електричне поле, яке називають електростатичним. Близько рухомих зарядів можна виявити як електричне, так і магнітне поля, які в сукупності представляють ЕЛЕКТРОМАГНІТНІ ПОЛЯ.
Розглянемо властивості електростатичних полів:
1) Електричне поле створюється нерухомими зарядами, виявити такі поля можна
за допомогою пробних зарядів (невеликий за розміром позитивний заряд), тому що тільки на них електричне поле робить силову дію, яке підпорядковується закону Кулона.
2. Напруженість електричного поля.
Ел.поле як вид матерії має енергію, масою, поширюється в просторі з кінцевою швидкістю і теоретичних меж не має.
Практично вважається, що поля немає якщо воно не робить помітного впливу на пробні заряди.
Так як виявити поле можна за допомогою силового дії на пробні заряди, то основною характеристикою електричного поля є напруженість.
Якщо в одну і ту ж точку електричного поля вносити різні за величиною пробні заряди, то між діючою силою і величиною пробного заряду пряма пропорційна залежність.
Коефіцієнтом пропорційності між діючою силою і величиною заряду є напруженість Е.
Е =-формула розрахунку напруженості електричного поля, якщо q = 1 Кл, то | E | = | F |
Напруженість є силовий характеристикою точок електричного поля, тому що вона чисельно дорівнює силі, що діє на заряд в 1 Кл в даній точці електричного поля.
Напруженість - величина векторна, вектор напруженості у напрямку збігається з вектором сили, що діє на позитивний заряд в даній точці електричного поля.
3. Лінії напруженості електричного поля. Однорідне електричне поле.
Для того, щоб наочно можна було зображати електричне поле, тобто графічно, використовують лінії напруженості електричного поля. Це такі лінії, інакше звані силовими лініями, дотичні до яких у напрямку збігаються з векторами напруженості в точках електричного поля через які ці лінії проходять,
Лінії напруженості мають наступні властивості:
1) Починаються на полож. зарядах, закінчуються - на негативних, або починаються на позитив. зарядах і йдуть в нескінченність, або приходять з нескінченності і закінчуються на позитивних зарядах ..
2) Ці лінії неперервні і ніде не перетинаються.
3) Густота ліній (к-ть ліній на одиницю площі поверхні) і напруженість електричного поля знаходяться в прямій і пропорційній залежності.
В однорідному електричному полі напруженість у всіх точках поля однакова, графічно такі поля зображуються паралельними лініями на рівній відстані один від одного. Таке поле можна отримати між двома паралельними плоскими зарядженими пластинами на невеликій відстані один від одного.
4. Робота по переміщенню заряду в електричному полі.
Помістимо в однорідне електричне поле електричний заряд. З боку поля на заряд будуть діяти сили. Якщо заряд переміщати, то може відбуватися робота.
Досконала робота на ділянках:
А = q E d - формула розрахунку роботи по переміщенню заряду в електричному полі.
Висновок: Робота по переміщенню заряду в електричному полі від форми траєкторії не залежить, а вона залежить від величини переміщуваного заряду (q). напруженості поля (Е), а також від вибору початкової і кінцевої точок переміщення (d).
Якщо заряд в електричному полі переміщати по замкнутому контуру, то вчиняється робота буде дорівнює 0. Такі поля називаються потенційними полями. Тіла в таких полях мають потенційну енергією, таким чином електричний заряд в будь-якій точці електричного поля володіє енергією і здійснюються робота в електричному полі дорівнює різниці потенційних енергій заряду в початковій і кінцевій точках переміщення.
5. Потенціал. Різниця потенціалів. Напруга.
Якщо в дану точку електричного поля поміщати різні за величиною заряди, то потенційна енергія заряду і його величина знаходяться в прямій пропорційній залежності.
-(Фі) потенціал точки електричного поля
Потенціал є енергетичною характеристикою точок електричного поля, тому що він чисельно дорівнює потенційної енергії заряду в 1 Кл в даній точці електричного поля.
На рівних відстанях від точкового заряду потенціали точок поля однакові. Ці точки утворюють поверхню рівного потенціалу, і такі поверхні називаються Еквіпотенціальна поверхнями. На площині це кола, в просторі - це сфери.
- формули розрахунку роботи по переміщенню заряду в електричному полі.
1В - напруга між точками електричного поля при переміщенні в яких заряду в 1Кл відбувається робота в 1 Дж.
- формула, що встановлює зв'язок між напруженістю електричного поля, напругою і різницею потенціалів.
Напруженість чисельно дорівнює напрузі або різниці потенціалів між двома точками поля взятими уздовж однієї силової лінії на відстані 1м. Знак (-) означає, що вектор напруженості завжди спрямований у бік точок поля з уменьшающимся потенціалом.