Электростатика. q1+q2+q3+… +qn = const

Электростатика

1. В природе есть два вида электрических зарядов: положительный и отрицательный.

Элементарным носителем положительного заряда является протон (заряд 1,6*10^-19Кл), а отрицательного – электрон (заряд -1,6*10^-19Кл).

Одноименные заряды (+ и +, - и - ) отталкиваются, разноименные (+ и -) притягиваются.

2.Тело заряжено отрицательно, если у него избыток электронов, положительно - если у него недостаток электронов.

Тело можно наэлектризовать

- трением (оба трущихся тела заряжаются, заряды противоположны по знаку и равны по величине)

- просто передать часть заряда (если тела одинаковые, то половина заряда с заряженного перейдет на незаряженное, если тела разные, то больше заряда будет на большем теле)

- через влияние

Проводники – вещества, имеющие свободные заряженные частицы, которые могут перемещаться между атомами, поэтому такие вещества хорошо проводят электрический ток. Это металлы, растворы солей и кислот, расплавы.

Диэлектрики – вещества, которые не проводят ток. Это, например, дерево, пластмасса, бумага.

3.Заряд обозначается q_,измеряется в кулонах (Кл).

Закон сохранения заряда:

В замкнутой системе алгебраическая сумма зарядов остается неизменной, при любых взаимодействиях тел системы.

q1+q2+q3+… +qn = const

4.Силу взаимодействия между зарядами можно найти по закону Кулона:

F=kq₁q₂

_ -------

r²

где

F - сила взаимодействия (Н)

К = 9*10⁹ Нм²/ Кл²

q - заряды, взятые по модулю (положительными) (Кл)

r - расстояние между зарядами (м)

5.Вокруг каждого заряженного тела есть электрическое поле.

Электрическое поле – это особый вид материи, который существует вокруг зарядов и обнаруживается по действию на заряды.

В вакууме электрическое поле передает взаимодействие со скоростью 3*10⁸м/с, в воздухе - приблизительно так же, а в других средах – с меньшей скоростью.

При взаимодействии электрическое поле одного заряда действует на второй заряд, электрическое поле которого, в свою очередь, действует на первый заряд

6.Силовая характеристика электрического поля – напряженность.

Напряженность – сила, которая действует на точечный единичный положительный заряд со стороны электрического поля. Обозначается Е.Измеряется В/м.

Е=F/q,где Е - напряженность (В/м), F - сила, действующая со стороны электрического поля на заряд (Н), q – заряд (Кл).

Принцип суперпозиции полей:если в данной точке пространства различные заряженные частицы создают электрические поля, то результирующая напряженность поля в этой точке равна векторной сумме напряженностей всех этих полей.

Напряженность поля точечного заряда можно определить по формуле:

Е=kq₁

_ -------,

r²

где q_{1 –}заряд, создающий поле. Таким образом, напряженность поля в данной точке не зависит от заряда, который в эту точку помещают, а зависит от расстояния до заряда, создающего поле, напряженность которого мы определяем и его величины.

Внутри полого металлического шара поля нет, а вне его напряженность поля определяется по формуле

Е=kq₁

_ -------

r²

7. Силовые линии электрического поля: непрерывные линии, касательные к которым в каждой точке, через которую они проходят, совпадают с векторами напряженности (см. рисунки в учебнике стр. 245)

8. Работа электрического поля по перемещению заряда q:

Не зависит от формы траектории. По замкнутому контуру (когда заряд возвращается в начальную точку) работа поля равна нулю.

A= qЕΔd =qЕ(d₁- d₂)= - (qЕd₂- qЕd₁)=- (W₁-W2)=- ΔW_P

Потенциальная энергия поля W_P₌qЕd

Потенциал – энергетическая характеристика электрического поля, равная отношению потенциальной энергии электрического заряда в поле к этому заряду. Обозначается φ,измеряется в вольтах (В).

φ=W_п/q=Еd,где W- потенциальная энергия поля (Дж), q- заряд, помещенный в поле (Кл)

9. Напряжение (разность потенциалов) – работа электрического поля по перемещению единичного заряда, обозначается U , измеряется в вольтах (В).

U=A/q, где А – работа поля (Дж), заряд (Кл)

U= φ₁- φ_2,где φ_1, φ₂- потенциалы начальной и конечной точек (В).

Напряжениесвязано с напряженностью соотношением:

U=E/Δd,где Δd- расстояние между точками, пластинами и т.п.

10. Электроемкость –характеристика проводника, показывающая его способность накапливать заряд. Обозначается С,измеряется в фарадах (Ф).

C=q/U,где q- заряд (Кл), U – напряжение между проводниками (В).

11. Конденсатор –устройство способное накапливать заряд. Бывает плоским и сферическим. Плоский конденсатор представляет собой две металлические пластины с диэлектриком между ними. Электроемкость конденсатора зависит от площади пластин, расположенных напротив друг друга, и расстояния между пластинами, рода диэлектрика.

C ̴ S/d, гдеC – электроемкость плоского конденсатора (Ф), S – площадь пластин, расположенных напротив друг друга (м²), d – расстояние между пластинами или толщина диэлектрика (м).

На схеме плоский конденсатор обозначается ┤├

12.Энергия плоского конденсатора находится по формуле

W= (U q)/2=( C U2)/2= q2/2 C

где C –электроемкость,q – заряд, U – напряжение.

Энергия электростатического поля между пластинами конденсатора (W_п) равна энергии конденсатора, увеличенной в 2 раза (умноженной на 2).