Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии 


Алгебраическая сумма всех электрических зарядов любой замкнутой системы остается неизменной (какие бы процессы ни происходили внутри этой системы).




z:\Program Files\Physicon\Open Physics 2.5 part 2\content\chapter1\section\paragraph2\theory.htmlz:\Program Files\Physicon\Open Physics 2.5 part 2\content\chapter1\section\paragraph2\theory.htmlz:\Program Files\Physicon\Open Physics 2.5 part 2\content\chapter1\section\paragraph2\theory.htmlz:\Program Files\Physicon\Open Physics 2.5 part 2\design\images\ring_h.gifq1+q2+q3+ +qn= const. (1.1)

Закон сохранения электрического заряда утверждает, что в замкнутой системе тел не могут наблюдаться процессы рождения или исчезновения зарядов только одного знака. Наличие носителей зарядов является условием того, что тело проводит электрический ток. В зависимости от способности проводить электрический ток, тела делятся на: проводники, диэлектрики и полупроводники.

Проводники – тела, в которых электрический заряд может перемещаться по всему его объёму. Проводники делятся на две группы:

1) проводники первого рода (металлы) – перенос в них электрических зарядов (свободных электронов) не сопровождается химическими превращениями;

2)проводники второго рода (расплавы солей, растворы солей и кислот и другие) – перенос в них зарядов (положительно и отрицательно заряженных ионов) ведёт к химическим изменениям.

Диэлектрики (стекло, пластмасса) – тела, которые не проводят электрический ток и в них практически отсутствуют свободные заряды.

Полупроводники– занимают промежуточное положение между проводниками и диэлектриками. Их проводимость сильно зависит от внешних условий (температура, ионизирующее излучение и т.д.). В Международной системе СИ за единицу заряда принят кулон (Кл)

— электрический заряд, проходящий через попереч­ное сечение

проводника при силе тока 1 А за время 1 с.

z:\Program Files\Physicon\Open Physics 2.5 part 2\content\chapter1\section\paragraph2\theory.htmlz:\Program Files\Physicon\Open Physics 2.5 part 2\content\chapter1\section\paragraph2\theory.htmlz:\Program Files\Physicon\Open Physics 2.5 part 2\content\chapter1\section\paragraph2\theory.htmlz:\Program Files\Physicon\Open Physics 2.5 part 2\design\images\ring_h.gif 1.2. ЗАКОН КУЛОНА.

Точечным называется заряд, сосредоточенный на теле, линейные раз­меры которого пренебрежимо малы по сравнению с расстоянием до других заряжен­ных тел, с которыми он взаимодействует. Понятие точечного заряда, как и материаль­ной точки, является физической абстракцией.

Силы взаимодействия неподвижных зарядов прямо пропорциональны произведению модулей зарядов и обратно пропорциональны квадрату расстояния между ними: F = (1/4πεε0)(q1q2/r2), (1.2)

где ε0 = 8,85 10-12 (Кл2/Н.м2) –электрическая постоянная.

Рис. 1. Силы взаимодействия одноименных и разноименных зарядов.

Величина, показывающая во сколько раз сила взаимодействия зарядов в вакууме больше, чем в среде, называетсядиэлектрической проницаемостью среды ε.

Кулоновские силы - центральные, т.е. они направлены по линии соединения центра зарядов. Силы взаимодействия подчиняются третьему закону Ньютона:F1 = -F2 . (1.3)

Они являются силами отталкивания при одинаковых знаках зарядов и силами притяжения при разных знаках. Взаимодействие неподвижных электрических зарядов называют электростатическим или кулоновским взаимодействием. Раздел электродинамики, изучающий кулоновское взаимодействие, называют электростатикой.

ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОЕ ПОЛЕ.

НАПРЯЖЕННОСТЬ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ПОЛЯ.

По современным представлениям, электрические заряды не действуют друг на друга непосредственно. Каждое заряженное тело создает в окружающем пространстве электрическое поле. Это поле оказывает силовое действие на другие заряженные тела. Таким образом, взаимодействие заряженных тел осуществляется не непосредственным их воздействием друг на друга, а через электрические поля, окружающие заряженные тела.

Напряженностью электрического поля называют физическую величину, равную отношению силы, с которой поле действует на положительный пробный заряд, помещенный в данную точку пространства, к величине этого заряда:

E = F/q. (1.4).

Рис. 2. Силовые линии кулоновских полей.

Направление вектора напряженности совпадает с направлением Кулоновской силы, действующей на положительный заряд.

Графически электростатическое поле изображают с помощью линий напряженности — линий, касательные к которым в каждой точке пространства совпадают с направлением напряженности.

.

Рисунок. 3. Направление силовых линий.

Величина E = EndS (1.5)

называется потоком вектора напряженности через площадку dS. Для произвольной замкнутой поверхности S поток вектораE через эту поверхность: ФE = òSEndS, (1.6.)

где интеграл берется по замкнутой поверхности S.

Рис. 4. К определению элементарного потока ΔΦ.  

Поток вектора Е является алгебраической величиной и зависит не только от конфигурации поля Е, но и от выбора направления.

 

1.z:\Program Files\Physicon\Open Physics 2.5 part 2\design\images\Fwd_h.gifz:\Program Files\Physicon\Open Physics 2.5 part 2\design\images\Bwd_h.gifz:\Program Files\Physicon\Open Physics 2.5 part 2\design\images\Fwd_h.gifz:\Program Files\Physicon\Open Physics 2.5 part 2\design\images\Bwd_h.gif4. ПРИНЦИП СУПЕРПОЗИЦИИ. ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ.

Согласно принципу суперпозиции электростатических полей, напряженность результирующего поля, создаваемого системой зарядов, равна геометрической сумме напряженностей полей, создаваемых в данной точке каждым из зарядов в отдельности E = S Ei. (1.7.)

Принцип суперпозиции позволяет рассчитать электростатические поля любой системы неподвижных зарядов.

Рис. 5. Принцип суперпозиции электростатических сил.

Согласно принципу суперпозиции электростатических полей, напряженность результирующего поля, создаваемого системой зарядов, равна геометрической сумме напряженностей полей, создаваемых в данной точке каждым из зарядов в отдельности E = S Ei. (1.7.)

Принцип суперпозиции позволяет рассчитать электростатические поля любой системы неподвижных зарядов.

 

ЗАДАЧИ ЭЛЕКТРОСТАТИКИ.

Задачи сводятся к нахождению характеристик поля по заданному pасположению заpядов в пpостpанстве на основании закона Кулона и пpинципа супеpпозиции полей. В случае непpеpывного pаспpеделения заpядов по телам, их можно свести к системе точечных заpядов. Для этого достаточно заpяженные тела pазбить на бесконечно малые части.

ПОЛЕ ДИПОЛЯ.

Рис. 6. Поле диполя.

Электрический диполь — система двух равных по модулю разноименных точечных зарядов. Вектор, направленный по оси диполя, от отрицательного заряда к положительному и равный расстоянию между ними, называют плечом диполяl. Вектор p = |q|.l (1.8)

совпадающий, по направлению с плечом диполя и равный произведению заряда на плечо, называется электрическим моментом диполя или дипольным моментом.

1) Напряженность поля на продолжении оси диполя в точке А. равна

EA = E+ - E- Обозначив расстояние от точки А до середины диполя через r, на основании формулы Кулона для вакуума, получим:

E = 1/(4pe0)[q/(r - l/2)2 - q/(r + l/2)2] =

= q/(4pe0){[(r + l/2)2 - (r - l/2)2]/ [(r - l/2)2(r + l/2)2]} (1.9.)

согласно определению диполя, l/2 << r, поэтому

E = 1/(4pe0).(2ql/r3) = 1/(4pe0)(p/r3). (1.10.)

2) Напряженность поля на перпендикуляре, восстановленном к оси диполя из его середины, в точке В. Точка В равноудалена от зарядов, поэтому

E+ = E- = 1/(4pe0)[q/(r2 + l2/4) » 1/(4pe0)[q/r2). (1.11.)

где r - расстояние от точки В до середины плеча диполя. Из подобия равнобедренных треугольников, опирающихся на плечо диполя и векторЕВ, получим EB/E+ = l/Ö(r2 + (l/2)2) » l/r, (1.12.)

откуда EB = E+(l/r), и EB = (1/4pe0)(ql/r3) = (1/4pe0)(p/r3). (1.13.)

Рис 7. Дипольный момент молекулы воды.

Вектор ЕВ имеет направление, противоположное электрическому моменту диполя. z:\Program Files\Physicon\Open Physics 2.5 part 2\design\images\Fwd_h.gifz:\Program Files\Physicon\Open Physics 2.5 part 2\design\images\Bwd_h.gifДипольный момент pассматpивается, как вектоp, напpавленный от отpицательного заpяда диполя к положительному. Диполь может служить электрической моделью многих молекул.

ПРИМЕР № 1.Три одинаковых точечных заряда q1 = q2 = q3 находятся в вершинах равностороннего треугольника со сторонами а. Определить модуль и направление силы, действующей на один из зарядов со стороны двух других.

Дано: q1 = q2 = q3 а.
F-?

Решение:

 


Сила с которой действет заряд q1 на заряд q2 определяется из закона кулона:

 

Где ε – диэлектрическая постоянная. В нашем случае заряды и расстояния между ними одинаковы, поэтому :

 

 

Лекция № 2.

ТЕОРЕМА ГАУССА





Рекомендуемые страницы:


Читайте также:

  1. Cистемы зажигания двигателей внутреннего сгорания, контактная сеть электротранспорта, щеточно-контактный аппарат вращающихся электрических машин и т. п..
  2. Cистемы зажигания двигателей внутреннего сгорания, контактная сеть электротранспорта, щеточно–контактный аппарат вращающихся электрических машин и т. п..
  3. I) Получение передаточных функций разомкнутой и замкнутой системы, по возмущению относительно выходной величины, по задающему воздействию относительно рассогласования .
  4. I. РАЗВИТИИ ЛЕКСИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ЯЗЫКА У ДЕТЕЙ С ОБЩИМ НЕДОРАЗВИТИЕМ РЕЧИ
  5. II. ВНУТРИПАРТИЙНАЯ БОРЬБА 1920-х гг. и ИСТОКИ СТАЛИНИЗМА
  6. II. О ФИЛОСОФСКОМ АНАЛИЗЕ СИСТЕМЫ МАКАРЕНКО
  7. V) Построение переходного процесса исходной замкнутой системы и определение ее прямых показателей качества
  8. XXIII. ОБРАЗЫ, ПРЕДСТАВЛЕНИЯ В ОСНОВЕ ВСЕХ НАШИХ ДЕЙСТВИЙ
  9. ІІ. Политические процессы в 1980—1990-е гг.
  10. А – приседание; В – жим лежа на скамье; С – тяга; D - сумма
  11. А. Разомкнутые системы скалярного частотного управления асинхронными двигателями .
  12. АВИАЦИОННЫЕ ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ


Последнее изменение этой страницы: 2017-03-11; Просмотров: 640; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2019 год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! (0.009 с.) Главная | Обратная связь