Ћекции.ќрг


ѕоиск:




 атегории:

јстрономи€
Ѕиологи€
√еографи€
ƒругие €зыки
»нтернет
»нформатика
»стори€
 ультура
Ћитература
Ћогика
ћатематика
ћедицина
ћеханика
ќхрана труда
ѕедагогика
ѕолитика
ѕраво
ѕсихологи€
–елиги€
–иторика
—оциологи€
—порт
—троительство
“ехнологи€
“ранспорт
‘изика
‘илософи€
‘инансы
’ими€
Ёкологи€
Ёкономика
Ёлектроника

 

 

 

 


Ёлектростатика




ќсновные пон€ти€ электростатики. Ёлектричество играет исключительно важную роль в природе. јтомы, из которых состо€т все виды вещества Ц это положительно зар€женные €дра, окруженные вращающимис€ вокруг них отрицательно зар€женными электронами. ћолекулы Ц это сложные структуры, состо€щие из атомов, между которыми существуют различные виды межатомных и межмолекул€рных св€зей. —уществование атомов и молекул возможно благодар€ существованию электромагнитных взаимодействий. Ётот вид взаимодействи€ лежит в основе строени€ окружающего нас вещества.

‘ранцузский естествоиспытатель Ў. ƒюфе (1698Ц1739) установил, что одни вещества прит€гиваютс€ между собой, а другие отталкиваютс€. Ёто свойство он называл Ђсмол€нымї и Ђстекл€ннымї электричеством. ѕозднее Ѕ. ‘ранклином16было предложено различные зар€ды называть положитель-

ными и отрицательными. Ќапример, прикаса€сь к ручке автомобил€, или снима€ синтетическую одежду (при этом в темноте мы можем заметить проскакивающую искру), или же расчесыва€ волосы, во всех случа€х предметы приобретают электрический зар€д благодар€ трению, то есть происходит электризаци€ трением.

Ёлектрическим зар€дом называетс€ физическа€ величина, характеризующа€ свойство тел или частиц вступать в электромагнитные взаимодействи€ и определ€юща€ значени€ сил, возникающих при таких взаимодействи€х.

 

16 јмериканский ученый и государственный де€тель Ѕенджамин ‘ранклин (1706Ц1790) условно назвал их положительным и отрицательным. ’от€ какой из них как назвать Ц было абсолютно безразлично.

 

Ёлектрический зар€д любого зар€женного тела равен целому числу элементарных зар€дов. ¬ электрически нейтральном (незар€женном) теле содержитс€ равное число элементарных зар€дов противоположного знака. ќн дискретен, неделим, и не зависит от своей скорости движени€.

Ѕ. ‘ранклином был сформулирован закон сохранени€ зар€да: суммарный электрический зар€д, образующийс€ в результате любого процесса, равен нулю, или в замкнутой системе17взаимодействующих тел алгебраическа€ сумма зар€дов остаетс€ посто€нной:

N

å Qi

i =1

M

= å Qj, (3.1.1.)

j =1

«ависимость силы взаимодействи€ между электрическими зар€дами от величины этих зар€дов и рассто€ни€ между ними исследовал в 1780 г. французский физик и военный инженер Ўарль  улон18(1736Ц1806).

«акон  улона. ќпыт  улона доказал, что сила, с которой один точечный зар€д Q 1действует на другой точечный зар€д Q 2, пр€мо пропорциональна обоим электрическим зар€дам и направлена по линии, соедин€ющей эти зар€ды.  роме того, при изменении рассто€ни€ между зар€дами QQ 2, сила взаимодействи€ измен€етс€ обратно пропорционально квадрату рассто€ни€ между ними:

F = k Q 1 Q 2,

r 2

k = 14n ɛ 0

, (3.1.2)

где k = 9.0 Ј 109Ќ Ј м2/ л2Ц коэффициент пропорциональности, св€зывающий физические величины разной размерности в (3.1.2), r Ц рассто€ние между зар€дами QQ 2, ε 0 Ц диэлектрическа€ проницаемость вакуума.

 

 

17 «амкнутой системой в данном случае называют систему, в которой количество зар€дов, пришедших извне, равно числу зар€дов, покинувших систему.

18 ѕервым его экспериментально установил в 1771 г. √.  авен-

диш (1731Ц1810) Ц богатый английский лорд, дл€ которого эксперименты представл€ли развлечение.  улон, по-видимому, не зна€ об опытах  авендиша, открыл закон самосто€тельно.

Ёлектрическое поле 19 Ц это особый вид материи, посредством которого взаимодействуют электрические зар€ды. Ћюбой неподвижный электрический зар€д Q создает вокруг себ€ электростатическое поле, которое в каждой точке пространства характеризуетс€ векторной физической величиной

Ц напр€женностью электрического пол€ E. ¬ вакууме напр€женность электрического пол€ описываетс€ в скал€рной и векторной форме соответственно выражени€ми

E = F = k Q n, (3.1.3)

q r 2

где n Ц единичный вектор, направленный вдоль линии, соедин€ющей зар€ды.

Ќапр€женность электрического пол€ определ€етс€ как сила, действующа€ в данной точке пространства на единичный положительный зар€д, отнесенна€ к величине данного зар€да. ≈е направление в каждой точке совпадает с направлением силы. ¬ системе —» единицей напр€женности электрического пол€ €вл€етс€ [¬/м]:

1 Ќ /  л = 1 Ќ Ј м /  л Ј м = 1 ƒж /  л Ј м = 1 ¬ / м.

Ќапр€женность электрического пол€, создаваемого точечным зар€дом в веществе, определ€етс€ выражением

E = k

Q

 

er 2

, (3.1.4)

где диэлектрическа€ проницаемость среды ε описываетс€ формулой

e = FF среды

. (3.1.5)

«десь F Ц сила  улона, действующа€ на зар€ды в вакууме, Fсреды Ч сила взаимодействи€ между зар€дами, действующа€ в среде. ƒл€ электрического пол€, также как и при сложении сил  улона, выполн€етс€ принцип суперпозиции. ќн заключаетс€ в том, что суммарна€ напр€женность электрического пол€ в данной точке, равна векторной сумме напр€женностей электрических полей всех зар€дов. ƒругими словами, дл€

 

19 ѕон€тие электрического пол€ ввел английский ученый ћайкл ‘арадей (1791Ц1867).

сложени€ электрических полей в заданной точке пространства справедливо правило сложени€ векторов:

N

E результ= å E i. (3.1.6)

i =1

Ёлектрическое поле прин€то обозначать с помощью силовых линий (рис. 3.1). —иловые линии Ц это воображаемые линии, позвол€ющие дать нагл€дную характеристику полю. ќни направлены таким образом, что касательна€ к силовым лини€м в каждой точке направлена вдоль вектора напр€женности электрического пол€ в данной точке.

 

 

.

–ис. 3.1. —иловые линии электрического пол€ положительного зар€да

Ёлектрический диполь Ц важное пон€тие в физике. јтомы представл€ют собой положительно зар€женное €дро и отрицательно зар€женную электронную оболочку. »х зар€ды одинаковы, и поэтому атом нейтрален. ќднако когда его помещают в электрическое поле, электронна€ оболочка атома смещаетс€ относительно его €дра. ÷ентры положительного и отрицательного зар€дов атома оказываютс€ на некотором рассто€нии друг от друга. ¬ этом случае его удобно представл€ть как два точечных зар€да, смещенных относительно друг друга.

ƒва равных по величине зар€да противоположного знака,

+ Q и Ц Q, расположенных на рассто€нии l друг от друга, образуют электрический диполь (рис. 3.2). ¬еличина Q × l называетс€ дипольным моментом и обозначаетс€ символом ћ:

M = Q l, (3.1.7)

l Ц это радиус-вектор, направленный от отрицательного к положительному зар€ду.

–ис. 3.2. Ёлектрическое поле дипол€

–ассмотрим случай, когда диполь с моментом M помещен в однородное электрическое поле напр€женностью E. Ќа диполь в электрическом поле действует вращающий мо-

мент, завис€щий от

электрического дипольного момента и

напр€женности электрического пол€ (рис. 3.3). “ак как поле

однородное, сумма сил, действующих на отрицательный зар€ды, равна нулю:

F ++ F Ц= + Q E Ц Q E = 0.

положительный и

ќднако, поскольку эти силы имеют разные точки приложени€, диполь Ђкак быї пытаетс€ развернутьс€ так, чтобы вектор дипольного момента был параллелен вектору напр€женности электрического пол€.

 

–ис. 3.3. ƒиполь во внешнем электростатическом поле

Ёлектрический потенциал. ≈ще одной важной характеристикой электростатики €вл€етс€ потенциал электрического пол€. –абота сил электростатического пол€ не зависит от

траектории, по которой перемещаетс€

зар€д. ѕол€, обла-

дающие таким свойством, называютс€

потенциальными

 

(рис. 3.4).

–ис. 3.4. ѕеремещение зар€да из точки 1 в точку 2

ѕотенциал φ Ц энергетическа€ характеристика пол€, равна€ отношению работы электростатических сил по перемещению зар€да из бесконечности в данную точку к величине зар€да:

j = A. (3.1.8)

q

‘изический смысл имеет не сам потенциал, а разность потенциалов между точками. –азность потенциалов ∆ φ при перемещении зар€да из точки 1 в точку 2 (рис. 3.4) равна

A 12

Ä j = j 1- j 2=

. (3.1.9)

q

¬ системе —» единицей измерени€ потенциала €вл€етс€ вольт [¬]: 1¬ = 1ƒж / 1 л.





ѕоделитьс€ с друзь€ми:


ƒата добавлени€: 2015-02-12; ћы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 2073 | Ќарушение авторских прав


ѕоиск на сайте:

Ћучшие изречени€:

≈сть только один способ избежать критики: ничего не делайте, ничего не говорите и будьте никем. © јристотель
==> читать все изречени€...

453 - | 415 -


© 2015-2023 lektsii.org -  онтакты - ѕоследнее добавление

√ен: 0.018 с.