Лекция 1

Раздел 3. ЭЛЕКТРИЧЕСТВО

Тема 1	ЭЛЕКТРОСТАТИКАизучает свойства и взаимодействие неподвижных электрических зарядов и создаваемых ими электрических полей
Электризация тел	➨ процесс сообщения телу электрического заряда;
● способы электризация	➨ ❶ трением – происходит соприкосновение двух различных тел, в результате чего на поверхности одного тела оказывается положительный заряд, другого – отрицательный; ❷ заряжением через влияние или электростатической индукцией – тела заряжаются когда они находятся на некотором расстоянии от заряженного тела; ❸ нагреванием тела; ❹ химическим путем; ❺ воздействием на тело светом или электромагнитными волнами.
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЗАРЯД	➨ физическая величина, характеризующая свойство тел или частиц вступать в электромагнитные взаимодействия и определяющая значения сил и энергий при таких взаимодействиях;
● элементарные заряды	➨ в состав любого вещества входят положительно заряженные элементарные частицы – протоны и отрицательно заряженные элементарные частицы – электроны;
● электрон (е)	➨ q_e= - 1,6.10^-19 Кл	m_e=9,1.10^-31кг
● протон (р)	➨ q_p= + 1,6.10^-19 Кл;	m_p=1,67.10^-27кг
● взаимодействие электрических зарядов	➨ - одноименные отталкиваются; - разноименные притягиваются;
● заряд тел	➨ тело называют электрически нейтральным, если в теле одинаковое количество положительных и отрицательных зарядов, и если они равномерно распределены по телу;
	➨ избыточный заряд определяет собой электрические свойства тела и его называют зарядом тела; ➨ отрицательный заряд тела обусловлен избытком электронов над протонами; ➨ положительный – недостатком электронов;
	➨ если тело содержит заряженных частиц одного знака больше, чем противоположного, оно является заряженным;
● дискретность заряда	➨ заряд любого тела составляет целое кратное от элементарного электрического заряда, т.е. (n=1,2,3…)
Закон сохранения электрического заряда =const	➨ алгебраическая сумма зарядов в изолированной системе есть величина постоянная:
ЗАКОН КУЛОНА	➨ сила взаимодействия двух точечных неподвижных зарядов пропорциональна произведению величин этих зарядов, обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними и направлена вдоль линии, соединяющей заряды.
● кулоновское взаимодействие
●	➨ коэффициент пропорциональности, зависящий от выбора системы единиц;
● ε₀=8,85·10^-12Ф/м	➨ электрическая постоянная;
●	➨ относительная диэлектрическая проницаемость среды показывает, во сколько раз сила взаимодействия между зарядами в среде меньше, чем в вакууме. Например, для воздуха =1; керосина - 2; стекла-6; воды - 81.
● точечный заряд	➨ заряд, сосредоточенный на теле, размерами которого можно пренебречь по сравнению с расстоянием от этого тела до других тел, несущих электрический заряд;
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ	➨ особый вид материи, неразрывно связанный с электрическими зарядами и передающий действия одних зарядов на другие;
● электростатическое поле	➨ поле, созданное неподвижными электрическими зарядами;
НАПРЯЖЕННОСТЬ электрического поля	➨ векторная физическая величина, определяемая силой, действующей на единичный положительный заряд, помещенный в данную точку поля. Силовая характеристика электростатического поля
● напряженность поля точечного заряда	➨ напряженность электрического поля точечного заряда прямо пропорциональна заряду и обратно пропорциональна квадрату расстояния от заряда до данной точки поля.
● направление вектора совпадает по направлению с силой
● силовая линия электрического поля (линия напряженности)	➨ линия, в каждой точке которой вектор напряженности направлен по касательной к этой линии.
Примеры некторых электростатических полей
● уединенных точечных зарядов	➨		● шара
● двух разноименных и одноименных зарядов	➨
● свойства линий напряженности	➨ замкнутые линии, начиначинаются на положительных зарядах и заканчиваются на отрицательных; нигде не прерываются; нигде не пересекаются друг с другом;
● принцип суперпозиции электрических полей	➨ напряженность поля, создаваемого системой точечных зарядов, равна векторной сумме напряженностей поля каждого заряда;
● пример геометрического определения напряженности поля, созданного двумя зарядами	➨
РАБОТА электростатического поля при перемещении заряда	➨ работа электростатического поля не зависит от вида траектории, а определяется только исходным и конечным положениями перемещенного заряда. При перемещении точечного заряда по замкнутому контуру работа электростатического поля равна нулю: А=0. Электростатическое поле – потенциальное поле
● вывод формулы работы	➨ заряд qперемещается из положения 1 в положение 2 в электростатическом поле напряженностьюпод действием силы . При этом совершается работа А, численно равная скалярному произведению векторов силы и перемещения : ( - угол между направлениями векторов и или и ). Т.к. - перемещение заряда вдоль силовых линий поля (расстояние между точками 2 и 3);
● изменение потенциальной энергии	➨ в точке 1точечный заряд qобладает потенциальной энергией , переместившись в точку 2 обладает потенциальной энергией . Работа по перемещению происходит за счет убыли потенциальной энергии - . По закону сохранения энергии работа А электростатического поля по перемещению заряда qравна разности потенциальных энергий в начальной и конечной точках: - =
ПОТЕНЦИАЛ	➨ скалярная физическая величина, численно равная отношению потенциальной энергии электрического заряда, помещенного в данную точку поля, к величине этого заряда; Энергетическая характеристика электростатического поля
● единица потенциала 1 Вольт	➨ потенциал такой точки поля, при перемещении из которой заряда 1 Кулон в бесконечность совершается работа в 1 Джоуль;
● разность потенциалов	➨ величина, равная работе, которую совершают силы электрического поля при перемещении Единичного положительного заряда из точки 1 в точку 2: ‒ ()
● напряжение = [B]	➨ величина называется разностью потенциалов или электрическим напряжением.
● связь между напряжением и напряженностью однородного поля	➨ и
● эквипотенциальная поверхность На рисунке эквипотенциальные поверхности изображены пунктирными линиями.	➨ поверхность, все точки которой имеют равные потенциалы (т.е. разность потенциалов любых точек равна нулю); ➨ в однородном электрическом поле эквипотенциальные поверхности перпендикулярны (ортогональны) к силовым линиям; ➨ при перемещении заряда по эквипотенциальной поверхности работа не совершается;

● потенциал поля точечного заряда	➨ q– заряд, создающий электрическое поле;
● принцип суперпозиции электростатического поля	➨ потенциал поля системы точечных зарядов в некоторой точке пространства равен алгебраической сумме потенциалов, которые бы создали эти заряды по отдельности в той же точке;