Свойства силовых линий электрического поля
Графическое изображение электрических полей. Линии напряженности.
Свойства и основные характеристики электрических полей
Электрический заряд — физическая величина, характеризующая способность тел вступать в электромагнитные взаимодействия. Элементарный электрический заряд — минимальный заряд, который имеют элементарные частицы заряд протона и электрона. Тело имеет заряд , значит имеет лишние или недостающий электроны. Наэлектризовать тело — создать избыток и недостаток электронов. Точечный заря д — заряд тела, которое можно принять за материальную точку. Пробный заряд — точечный, малый по величине заряд, обязательно положительный — используется для исследования электрического поля. Электрическое поле — материальная среда, через которую происходит взаимодействие электрических зарядов. Электрическое поле существует вокруг любого заряда. Если заряд неподвижен — поле электростатическое. Электрическое поле действует на любой помещённый в него заряд согласно закону Кулона. Обнаружить электрическое поле можно только по его действию на другие заряды. Электрическое поле существует в любой среде и распространяется с конечной скоростью: Электрическое поле не имеет чётких границ. Действие его уменьшается при увеличении расстояния от заряда, его создающего. Напряжённость E — векторная величина, равная силе, действующей на единичный пробный заряд, помещённый в данную точку. Линия напряжённости — линия, касательная к которой в каждой точке совпадает с направлением вектора напряжённости. Однородное электрическое поле — поле, вектор напряжённости которого в каждой точке одинаков по модулю и направлению. Неоднородное электрическое поле — поле, вектор напряжённости которого в каждой точке неодинаков по модулю и направлению. Работа не зависит от формы траектории; работа по перемещению по замкнутой траектории равна нулю. Потенциал электрического поля — отношение работы, которое совершает поле, перемещая пробный электрический заряд в бесконечность, к величине этого заряда. Измеряется в Вольтах, приборы — вольтметры. Электроёмкость — способность тел накапливать электрический заряд; отношение заряда к потенциалу, которое для данного проводника всегда постоянно. Не зависит от заряда и не зависит от потенциала. Но зависит от размеров и формы проводника; от диэлектрических свойств среды. Электроёмкость увеличивается, если рядом находятся любые тела — проводники или диэлектрики. Конденсатор — устройство для накопления заряда. Плоский конденсатор — две металлические пластины, между которыми находится диэлектрик. Энергия заряженного конденсатора равна работе, которую совершает электрическое поле при переносе заряда с одной пластины на другую. Перенос малого заряда , напряжение измениться на , совершится работа. Объёмная плотность электрического поля: Электрический диполь — система, состоящая из двух равных, но противоположных по знаку точечных электрических зарядов, расположенных на некотором расстоянии друг от друга плечо диполя -l. Основная характеристика диполя — дипольный момент — вектор, равный произведению заряда на плечо диполя, направленный от отрицательного заряда к положительному. На каждый из зарядов диполя действуют силы: Эти силы противоположно направлены и создают момент пары сил — вращающий момент: Под действием вращающего момента, диполь повернётся и установится по направлению линий напряжённости. Векторы pи Е будут параллельны и однонаправлены. Вращающий момент есть, значит диполь повернётся. Но силы будут неравны, и диполь будет двигаться туда, где сила больше. Чем выше градиент напряжённости, тем выше боковая сила, которая стаскивает диполь. Диполь ориентируется вдоль силовых линий. Формула получена с учётом: Таким образом разность потенциалов зависит от синуса половинного угла, под которым видны точки диполя, и проекции дипольного момента на прямую, соединяющие эти точки. Диэлектрик — вещество, не имеющее свободных зарядов, а значит и не проводящее электрический ток. Однако на самом же деле проводимость существует, но она ничтожно мала. Поляризация — процесс пространственного разделения зарядов, появления связанных зарядов на поверхности диэлектрика, что приводит к ослаблению поля внутри диэлектрика. На электродах — движение к ним катионов и анионов, нейтрализация веществ; образуются области положительных и отрицательных зарядов. Скорость установления механизма нейтрализации характеризуется временем релаксации — это время, в течение которого ЭДС поляризации увеличится от 0 до максимума от момента наложения поля. На поверхности диэлектрика образуются некомпенсированные полярные, то есть происходит явление поляризации. Напряжённость внутри диэлектрика меньше внешней напряжённости. Характерна для неполярных молекул, которые становятся диполями. Частота 10 8 МГц. Характерен для биологических структур, когда чередуются заряженные и незаряженные слои. Происходит перераспределение ионов на полупроницаемых или непроницаемых для ионов перегородках. Электрический ток — это упорядоченное движение свободных зарядов в веществе или в вакууме. Сила тока — величина, равная заряду, который проходит через любое поперечное сечение проводника за единицу времени 1 секунду. Плотность тока — величина заряда, проходящего за 1 секунду через сечение в 1 м 2. Удельная проводимость электролита тем больше, чем больше концентрация ионов, их заряд и подвижность. При повышении температуры возрастает подвижность ионов и увеличивается электропроводность. FAQ Обратная связь Вопросы и предложения. Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Направление — такое же, как и у действующей силы. Напряжённость не зависит ни от силы, ни от величины пробного заряда. Графически электронное поле изображают с помощью линий напряжённости. Постоянное электрическое поле — вектор напряжённости не изменяется. Непостоянное электрическое поле — вектор напряжённости изменяется. Работа электрического поля по перемещению заряда. Измеряется в Вольтах Разность потенциалов: Если , то , значит - градиент потенциала. Диполь в однородном электрическом поле. Диполь в неоднородном электрическом поле. Пусть диполь находится в точке О, а его плечо мало. Диэлектрики в электрическом поле. Две решётки NaиCl смещаются относительно друг друга. Частота 1 КГц 5 способ — микроструктурная поляризация: Частота 1 КГц Числовые характеристики степени поляризации: Условия существования электрического тока: Соседние файлы в папке Физика лекции
Расчёт электростатического поля системы точеных зарядов на основе принципа суперпозиции. В самой простой формулировке принцип суперпозиции гласит:. Наиболее известен принцип суперпозиции в электростатике, в которой он утверждает, что напряженность электростатического поля, создаваемого в данной точке системой зарядов, есть сумма напряженностей полей отдельных зарядов. Силовые линии указывают направление силы, действующей на положительный заряд в данной точке поля. Силовые линии электрического поля имеют начало и конец. Они начинаются на положительных зарядах и заканчиваются на отрицательных. Распределение силовых линий электрического поля определяет характер поля. Как и для любого векторного поля важно рассмотреть свойства потока электрического поля. Поток электрического поля определяется традиционно. В произвольном электростатическом поле поток вектора напряженности через произвольную поверхность, определяется следующим образом рис. Густота линий больше там, где напряженность поля больше. Силовые линии электрического поля, созданного неподвижными зарядами не замкнуты: Густота линий больше вблизи заряженных тел, где напряженность больше. Силовые линии одного и того же поля не пересекаются. На любой заряд в электрическом поле действует сила. Если заряд под действием этой силы перемещается, то электрическое поле совершает работу. Работа сил по перемещению заряда в электростатическом поле не зависит от траектории движения заряда и определяется только положением начальной и конечной точек. Рассмотрим однородное электрическое поле, образованное плоскими пластинами, заряженными разноименно. Напряженность поля во всех точках одинакова. Пусть точечный заряд q перемещается из точки А в точку B вдоль кривой L. При перемещении заряда на небольшую величину D L работа равна произведению модуля силы на величину перемещения и на косинус угла между ними, или, что то же самое, произведению величины точечного заряда на напряженность поля и на проекцию вектора перемещения на направление вектора напряженности. Если подсчитать полную работу по перемещению заряда из точки А в точку B, то она независимо от формы кривой L, окажется равной работе по перемещению заряда q вдоль силовой линии в точку B 1. Работа по перемещению из точки B 1 в точку B равна нулю, так как вектор силы и вектор перемещения перпендикулярны. Теорема Гаусса может быть доказана как теорема в электростатике исходя из закона Кулона см. Применение теоремы Гаусса к расчету электростатического поля равномерно заряженной длинной нити цилиндра. Поле равномерно заряженного бесконечного цилиндра нити. Бесконечный цилиндр радиуса R рис. Из соображений симметрии мы видим, что линии напряженности будут направлены по радиусам круговых сечений цилиндра с одинаковой густотой во все стороны относительно оси цилиндра. Значит, напряженность поля вне равномерно заряженного бесконечного цилиндра задается выражением 5 , внутри же его поле равно нулю. Поле равномерно заряженной бесконечной плоскости. Линии напряженности перпендикулярны данной плоскости и направлены от нее в каждую из сторон. Возьмем в качестве замкнутой поверхности цилиндр, основания которого параллельны заряженной плоскости, а ось перпендикулярна ей. Применение теоремы Гаусса к расчету электростатического поля равномерно заряженной сферы и объемно заряженного шара. Поле равномерно заряженной сферической поверхности. Значит линии напряженности направлены радиально рис. Проведем мысленно сферу радиуса r, которая имеет общий центр с заряженной сферой. График зависимости Е от r приведен на рис. Поле объемно заряженного шара. Учитывая соображения симметрии, аналогичные п. Внутри же шара напряженность поля будет иная. График зависимости Е от r для рассмотренного случая показан на рис. Работа сил электрического поля при перемещении заряда. Теорема о циркуляции напряженности электрического поля. Если работа совершается внешними силами, то dA0. Как было сказано выше, работа сил электростатического поля, совершаемая против внешних сил, равна по величине и противоположна по знаку работе внешних сил, следовательно. Теорема о циркуляции электрического поля. Энергия системы неподвижных точечных зарядов. Как мы уже знаем, электростатические силы взаимодействия консервативны; значит, система зарядов обладает потенциальной энергией. Каждый из этих зарядов в поле другого обладает потенциальной энергией используем формулу потенциала уединенного заряда: Диполь в электрическом поле. Полярные и неполярные молекулы. Если поместить диэлектрик во внешнее электрическое поле, то он поляризуется, т. Чтобы произвести количественное описание поляризации диэлектрика вводят векторную величину — поляризованность, которая определяется как дипольный момент единицы объема диэлектрика:. Из опыта известно, что для большого класса диэлектриков за исключением сегнетоэлектриков, см. Если диэлектрик изотропный и Е численно не слишком велико, то. К сегнетоэлектрикам относятся, например, подробно изученные И. Курчатовым — и П. Иногда вектор поляризации коротко называют просто поляризацией. Другими словами, электрический диполь представляет собой совокупность двух равных по абсолютной величине разноимённых точечных зарядов, находящихся на некотором расстоянии друг от друга. При этом дипольное приближение будет корректным, если расстояние, на котором изучается электрическое поле системы, велико по сравнению с её характерными размерами. Напряженность электрического поля в диэлектрики. Теорема Гаусса для поля в диэлектрики. Напряженность электростатического поля, согласно Рассмотрим, с чем можно связать вектор электрического смещения. Связанные заряды появляются в диэлектрике при наличии внешнего электростатического поля, создаваемого системой свободных электрических зарядов, т. В такой форме теорема Гаусса справедлива для электростатического поля как для однородной и изотропной, так и для неоднородной и анизотропной сред. Это еще раз доказывает целесообразность введения вектора электрического смещения. Отсюда следует простое правило: Конденсатор состоит из двух проводников обкладок , которые разделены диэлектриком. На емкость конденсатора не должны влиять окружающие тела, поэтому проводникам придают такую форму, чтобы поле, которое создавается накапливаемыми зарядами, было сосредоточено в узком зазоре между обкладками конденсатора. Так как поле сосредоточено внутри конденсатора, то линии напряженности начинаются на одной обкладке и кончаются на другой, поэтому свободные заряды, которые возникают на разных обкладках, равны по модулю и противоположны по знаку. Если считать, что расстояние между пластинами мало по сравнению с их линейными размерами, то краевыми эффектами на пластинах можно пренебречь и поле между обкладками считать однородным. Учитывая наличие диэлектрика между обкладками: В теории электрических цепей ёмкостью называют взаимную ёмкость между двумя проводниками; параметр ёмкостного элемента электрической схемы, представленного в виде двухполюсника. В математической форме данное определение имеет вид. Ёмкость определяется геометрическими размерами и формой проводника и электрическими свойствами окружающей среды её диэлектрической проницаемостью и не зависит от материала проводника. Для плоского конденсатора ёмкость равна:. Конденсатор является пассивным электронным компонентом. Помимо показанного на рис. В случае параллельного соединения все конденсаторы заряжаются до одной и той же разности потенциалов U, но заряды на них могут быть различными. Если емкости их равны С1, С2, В случае последовательно соединенных конденсаторов рис. Таким образом, заряд каждого из последовательно соединенных конденсаторов равен q. Напряжение же на каждом из этих конденсаторов определяется емкостью соответствующего конденсатора: Суммарное напряжение между крайними свободными обкладками всей группы конденсаторов Следовательно, емкость всей системы конденсаторов определяется выражением Энергию заряженного конденсатора можно выразить через величины, характеризующие электрическое поле в зазоре между обкладками. Сделаем это на примере плоского конденсатора. Подстановка выражения для емкости в формулу для энергии конденсатора дает. Первое слагаемое в этом выражении совпадает с плотностью энергии поля в вакууме. Второе слагаемое представляет собой энергию, затрачиваемую на поляризацию диэлектрика. Покажем это на примере неполярного диэлектрика. Поляризация неполярного диэлектрика заключается в том, что заряды, входящие в состав молекул, смещаются из своих положений под действием электрического поля Е. Подставив это выражение в формулу для работы, получим. Проведя интегрирование, определим работу, затрачиваемую на поляризацию единицы объема диэлектрика. Для этого нужно вычислить интеграл:. Постоянный электрический ток, его характеристики и условия существования. Закон Ома для однородного участка цепи интегральная и дифференциальная формы. Для существования постоянного электрического тока необходимо наличие свободных заряженных частиц и наличие источника тока. В источнике тока на заряженные частицы в замкнутой цепи действуют сторонние силы. Причины возникновения сторонних сил в различных источниках тока различны. FAQ Обратная связь Вопросы и предложения. Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Линии напряжонности силовые линии электрического поля. Поток вектора напряженности электрического поля. Закон сохранения электрического заряда. В замкнутой системе алгебраическая сумма зарядов всех частиц остается неизменной. Замкнутая система - система частиц, в которую не входят извне и не выходят наружу заряженные частицы. Закон Кулона - основной закон электростатики. Сила взаимодействия двух точечных неподвижных заряженных тел в вакууме прямо пропорциональна произведению модулей заряда и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Когда тела считаются точечными? Если у двух тел есть электрические заряды, то они взаимодействуют по закону Кулона. В самой простой формулировке принцип суперпозиции гласит: Электрическое поле изображают с помощью силовых линий. Свойства силовых линий электрического поля Силовые линии электрического поля имеют начало и конец. Силовые линии электрического поля всегда перпендикулярны поверхности проводника. Силовые линии электрического поля стр. Теорема Гаусса Как и для любого векторного поля важно рассмотреть свойства потока электрического поля. Теорема Гаусса для электрического поля в вакууме Общая формулировка: СГС СИ где — поток вектора напряжённости электрического поля через замкнутую поверхность. Данное выражение представляет собой теорему Гаусса в интегральной форме. В дифференциальной форме теорема Гаусса выражается следующим образом: Применение теоремы Гаусса к расчету электростатического поля равномерно заряженной длинной нити цилиндра Поле равномерно заряженного бесконечного цилиндра нити. Связь между потенциалом и напряжонностью. Энергия системы неподвижных точечных электрических зарядов. Чтобы произвести количественное описание поляризации диэлектрика вводят векторную величину — поляризованность, которая определяется как дипольный момент единицы объема диэлектрика: Напряженность электрического поля в диэлектрике. Электрическое поле в диэлектрике. Конденсаторы плоский, сферический, цилиндрический , их емкости. Для плоского конденсатора ёмкость равна: Соединение конденсаторов параллельное и последовательное Помимо показанного на рис. Энергия электрического поля и её объёмная плотность. Подставив это выражение в формулу для работы, получим Проведя интегрирование, определим работу, затрачиваемую на поляризацию единицы объема диэлектрика. Для этого нужно вычислить интеграл: Закон Ома для однородного участка цепи интегральная и дифференциальная формы Для существования постоянного электрического тока необходимо наличие свободных заряженных частиц и наличие источника тока.
Адаптер для sd карты памяти usb
Ночью немеет левая рука
Схема подключения тнвд ман
Сопроводительное письмо о подтверждении юридического адреса образец
После полива трескается земля что делать