Электрическое поле и его характеристики

Электрическим полем называется особая форма существования материи, способная передавать электрическое взаимодействие.

Свойства поля

1. Поле не имеет границ, оно бесконечно.

2. Электрическое взаимодействие передается с конечной скоростью (в вакууме со скоростью света c).

3. Поле обладает энергией.

4. Поле обладает массой.

Рис. 7.

Напряженность поля

 

Напряженность – это физическая величина, численно равная силе, действующей на единичный положительный заряд, помещенный в данную точку поля:

5

Принцип суперпозиции полей

Каждый из зарядов в отдельности создаст в данной точке поле независимо от полей, создаваемых другими зарядами.

Суперпозиция означает наложение:

E FAAGAAgAAAAhANeeBQDcAAAABQEAAA8AAABkcnMvZG93bnJldi54bWxMj81qwzAQhO+FvIPYQG6N 7ITWwbUcSiGnQMjfA8jWxnZjrYwlJ87bZ9tLe1kYZpj5NluPthU37H3jSEE8j0Aglc40VCk4nzav KxA+aDK6dYQKHuhhnU9eMp0ad6cD3o6hElxCPtUK6hC6VEpf1mi1n7sOib2L660OLPtKml7fudy2 chFF79Lqhnih1h1+1Vhej4NV4B5xN+5Pu/0hKq/J9hLHQ/G9UWo2HT8/QAQcw18YfvAZHXJmKtxA xotWAT8Sfi97b8lqAaJQsFwmCcg8k//p8ycAAAD//wMAUEsBAi0AFAAGAAgAAAAhALaDOJL+AAAA 4QEAABMAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAFtDb250ZW50X1R5cGVzXS54bWxQSwECLQAUAAYACAAAACEA OP0h/9YAAACUAQAACwAAAAAAAAAAAAAAAAAvAQAAX3JlbHMvLnJlbHNQSwECLQAUAAYACAAAACEA ur5oQd8FAACxLQAADgAAAAAAAAAAAAAAAAAuAgAAZHJzL2Uyb0RvYy54bWxQSwECLQAUAAYACAAA ACEA154FANwAAAAFAQAADwAAAAAAAAAAAAAAAAA5CAAAZHJzL2Rvd25yZXYueG1sUEsFBgAAAAAE AAQA8wAAAEIJAAAAAA== ">

q1

q2

q3

qi

qn

Рис. 8.

6

Силовые линии

Для символического изображения напряженности Фарадей предложил использовать силовые линии.

Силовые линии – это линии, касательные к которым в каждой точке совпадают с направлением силы, действующей на положительный заряд, помещенный в эту точку. Они начинаются на положительных и заканчиваются на отрицательных зарядах. Если рассмотреть некоторый уединенный точечный заряд, то линии напряженности обязательно закончатся на отрицательном заряде, который, возможно, на чертеже и не уместится. Чем больше величина напряженности электростатического поля, тем выше густота силовых линий. Количество линий напряженности (или силовых линий), пронизывающих единичную площадку, численно равно значению напряженности электростатического поля.

Рассмотрим важнейшие случаи пространственного расположения зарядов и форму силовых линий полей этих зарядов.

Опыт 1.5. Силовые линии электрического поля

Оборудование:

1. Султаны на изолирующих штативах

2. Электрофорная машина

3. Провода соединительные

Рис. 9.

Простейшая демонстрация электрических силовых линий выполняется при помощи султанов, которые устанавливаются на изолирующих штативах и заряжаются хорошо наэлектризованной палочкой или от электрофорной машины. Сначала показывают опыт с одним заряженным султаном и обращают внимание на радиальное положение бумажных полосок (Рис.9, а). Затем заряжают оба султана одноименными (Рис. 9, б) и разноименными зарядами (Рис. 9, в) и показывают искривление при отталкивании и притяжении.

а б

в г

Рис. 10.

На Рис.10 изображены силовые линии электрических полей в простейших случаях:

а, б) уединенный точечный заряд (“+” или “-”);

в) два одноименных точечных заряда;

г) два разноименных точечных заряда.

Опыт 1.6. Визуализация силовых линий поля.

Цель работы: визуализировать силовые линии поля.

Оборудование:

1. Высоковольтный источник питания

2. Касторовое масло

3. Мелкие диэлектрические частицы

4. Электроды

Рис. 11.

К полюсам высоковольтного источника питания подсоединены электроды, погруженные в касторовое масло, в котором находятся мелкие диэлектрические частицы.

1. Вблизи электрода возникает электростатическое поле, и эти частицы ориентируются вдоль поля, образуя хорошо видимые цепочки, напоминающие силовые линии электрического поля.

Рис. 12.

2. Если взять два практически точечных электрода и подать на них заряды одинакового знака, то картина силовых линий будет выглядеть следующим образом. Силовые линии словно отталкиваются друг от друга.

Рис. 13.

3. Если подать разноименные заряды, то картина изменится. Теперь силовые линии идут от тела с зарядом одного знака к телу с зарядом другого знака.

Рис. 14.

4. Модель плоского конденсатора. При включении напряжения, основная часть электрического поля сосредоточена внутри между пластинами. Оно там является практически однородным. В остальной области пространства поле слабое.

Рис. 15.

5. Модель цилиндрического конденсатора. Поле существует только между внутренним и внешними цилиндрами, где мы видим цепочки мелких диэлектрических частиц. В остальных областях пространства оно практически отсутствует.

Рис. 16.

Вывод: силовые линии каждой из представленных моделей различны.

Контрольные вопросы к §1.

1) Что понимается под электрическим зарядом?

2) Как взаимодействуют одноименные и разноименные электрические заряды?

3) Перечислите оборудование в опыте 1.2. «Электризация трением».

4) Перечислите оборудование в опыте 1.3 «Электростатическая индукция».

5) Перечислите оборудование в опыте 1.4 «Электризация через влияние».

6) Какой вывод следует из опыта 1.4 «Электризация через влияние».

7) В чем состоит свойство дискретности электрических зарядов?

8) Сформулируйте закон сохранения электрического заряда.

9) Запишите формулу закона сохранения электрического заряда.

10) Сформулируйте закон Кулана.

11) Запишите формулу закона Кулона в скалярной форме.

12) Запишите формулу закона Кулона в векторной форме.

13) Дайте определение ε ₒ? Каково ее численное значение?

14) Дайте определение напряженности электрического поля.

15) Запишите формулу для расчета напряженности электрического поля в скалярной и векторной форме.

16) Запишите формулу для расчета силы, действующей на заряд q, если напряженность в точке нахождения заряда равна Е.

17) Сформулируйте принцип суперпозиции полей.

18) Запишите формулу принципа суперпозиции.

19) Что называется силовой линией электрического поля?

20) Изобразите силовые линии следующих полей

· Поле точечного положительного заряда (отрицательного)

· Поле двух одноименных зарядов

· Поле двух разноименных зарядов

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: