Закон сохранения электрического заряда


НазваниеЗакон сохранения электрического заряда
страница1/5
Дата публикации15.04.2013
Размер0.52 Mb.
ТипЗакон
userdocs.ru > Физика > Закон
  1   2   3   4   5
1.Электростатика. Эл. заряд. Точечный заряд. Закон сохр. заряда. Закон Кулона в вакууме. Принцип суперпозиции сил.

Электростатика - раздел электродинамики, изучающий взаимодействие покоящихся электрических зарядов и действия на них электромагнитных полей.

Электрический заряд – это внутреннее свойство тел или частиц, характеризующее их способность к электромагнитным взаимодействиям. Существует элементарный (минимальный) электрический заряд e=1,6*10-19 Кл. Носитель элементарного отрицательного заряда – электрон.

Свойства: 1. Электрический заряд существует в двух видах: положительном и отрицательном. Одноименные заряды притягиваются, разноименные – отталкиватся. 2. Эл. заряд инвариантен – его величина не зависит от системы отсчета и, следовательно, не зависит от того движется он или покоится. 3. Эл. заряд дискретен – заряд любого тела составляет целое кратное элементарного электрического заряда е. 4. Эл. заряд аддитивен – заряд любой системы тел (частиц) равен сумме зарядов тел (частиц), входящих в систему.

Идеальной физической моделью заряда в электростатике является точечный заряд. Точечным зарядом называется заряд, сосредоточенный на теле, размерами которого можно пренебречь по сравнению с расстоянием до других тел или до рассматриваемой точки поля. Иными словами, точечный заряд — это материальная точка, которая имеет электрический заряд.

Одним из фундаментальных законов природы является экспериментально установленный закон сохранения электрического заряда: суммарный заряд электрически изолированной системы не может изменятся. q1 + q2 + q3 + ... +qn = const. Система называется эл. изолированной, если через ограничивающую её поверхность не могут проникать заряженные частицы.

Закон Кулона: сила взаимодействия F между двумя неподвижными точечными зарядами, находящимися в вакууме, пропорциональна зарядам Q1 и Q2 и обратно пропорциональна квадрату расстояния r между ними: где k — коэфф пропорциональности, зависящий от выбора системы единиц.gray

Сила F направлена по прямой, соединяющей взаимодействующие заряды, т. е. является центральной, и соответствует притяжению (F<0) в случае разноименных зарядов и отталкиванию (F>0) в случае одноименных зарядов. Эта сила называется кулоновской силой.

F12— сила, действующая на заряд Q1 со стороны заряда Q2, r12радиус-вектор, соединяющий заряд Q2 с зарядом Q1. На заряд Q2 со стороны заряда Q1 действует сила F21=-F12, т. е. взаимодействие электрических точечных зарядов удовлетворяет третьему закону Ньютона.graygray

В СИ коэффициент пропорциональности равен k=1/(40).

Тогда закон Кулона запишется в окончательном виде: 0 - электрической постоянной; она относится к числу фунд. Физ. постоянных и равна 0=8,85•10-12Ф/м.http://fizportal.ru/k/3535.jpg

 принципа суперпозиции: сила, действующая на точечный заряд со стороны системы зарядов q1, q2, … qk … равна сумме сил, действующих со стороны каждого из зарядов q1, q2, … qk

http://fizportal.ru/k/3538.jpg

2.Напряж. электростат. поля. Принцип супер. полей. Силовые линии электост.поля. ДУ сил. линий.

Электростатическим полем называется электрическое поле неподвижных в выбранной системе отсчета зарядов. Основными характеристиками электростатического поля являются напряженность и потенциал.

Напряженностью в данной точке поля называется физическая величина, численно равная силе, действующей на единичный положительный заряд, помещенный в ту же точку. Напряженность – силовая характеристика электростатического поля:

^ Принцип суперпозиции.

Напряжённость поля системы зарядов равна векторной сумме напряжённостей полей, которые создавал бы каждый из зарядов системы в отдельности.

 Для того чтобы описать электрическое поле, нужно задать вектор напряженности в каждой точке поля. Это можно сделать аналитически или графически. Для этого пользуются силовыми линиями – это линии, касательная к которым в любой точке поля совпадает с направлением вектора напряженности http://ens.tpu.ru/posobie_fis_kusn/%d0%ad%d0%bb%d0%b5%d0%ba%d1%82%d1%80%d0%be%d1%81%d1%82%d0%b0%d1%82%d0%b8%d0%ba%d0%b0.%20%d0%9f%d0%be%d1%81%d1%82%d0%be%d1%8f%d0%bd%d0%bd%d1%8b%d0%b9%20%d0%a2%d0%be%d0%ba/02_f/005.gif.   Силовой линии приписывают определенное направление – от положительного заряда к отрицательному, или в бесконечность.http://ens.tpu.ru/posobie_fis_kusn/%d0%ad%d0%bb%d0%b5%d0%ba%d1%82%d1%80%d0%be%d1%81%d1%82%d0%b0%d1%82%d0%b8%d0%ba%d0%b0.%20%d0%9f%d0%be%d1%81%d1%82%d0%be%d1%8f%d0%bd%d0%bd%d1%8b%d0%b9%20%d0%a2%d0%be%d0%ba/02_f/006.png

Чтобы получить уравнение векторных линий, будем рассматривать сами линии как кривую некоторой вектор-функции r(t)  скалярного аргумента. Тогда вектор dr будет направлен по касательной к векторной линии в точке с радиус-вектором r. Следовательно, он будет пропорционален вектору поля в этой точке: $\displaystyle d{\mathbf r} = \lambda {\mathbf a},$

где $ \lambda$ - некоторый коэффициент пропорциональности. В системе координат

$\displaystyle dx = \lambda a_x(x,y,z),\quad dy = \lambda a_y(x,y,z),\quad dz = \lambda a_z(x,y,z).$

Исключив $ \lambda$, получим систему$\displaystyle \displaystyle{\frac{dx}{a_x(x,y,z)}}=\displaystyle{\frac{dy}{a_y(x,y,z)}}=\displaystyle{\frac{dz}{a_z(x,y,z)}},$




которая называется системой дифференциалных уравнений силовых линий.

3.Напряж. электростат. полей точечного заряда и произвольно заряженного тела. Однор. поле.

^ Напряжённость электри́ческого по́ля — векторная физическая величина, характеризующая электрическое поле в данной точке и численно равная отношению силы \vec f, действующей на неподвижный пробный заряд, помещенный в данную точку поля, к величине этого заряда q:\vec e= \frac{\vec f}{q}

^ Напряжённость электрического поля точечного заряда Для точечного заряда в электростатике верен закона Кулона

\varphi = \frac{1}{4 \pi\varepsilon_0}\cdot\frac{q}{r},или\vec e = \frac{1}{4 \pi\varepsilon_0}\cdot\frac{q}{r^2}\cdot\frac{\vec r}{r}, e \equiv |\vec e| = \frac{1}{4 \pi\varepsilon_0}\cdot\frac{q}{r^2}.

Получить этот результат проще всего исходя из теоремы Гаусса, учитывая сферическую симметрию: выбрать поверхность S в виде сферы с центром в точечном заряде, учесть, что направление \vec e будет очевидно радиальным, а модуль этого вектора одинаков везде на выбранной сфере (так что E можно вынести за знак интеграла), и тогда, учитывая формулу для площади сферы радиуса r4\pi r^2, имеем:

4\pi r^2 e = q/\varepsilon_0, откуда сразу получаем ответ для E.

Ответ для \varphi получается тогда интегрированием E: \varphi = \int \vec e\cdot \vec{dl} = \int e dr.
  1   2   3   4   5

Похожие:

Закон сохранения электрического заряда iconЛекція 19
Один из фундаментальных строгих законов природы ёc закон сохранения электрического заряда: алгебраическая сумма электрических зарядов...
Закон сохранения электрического заряда iconЗадача на применение закона сохранения массового числа и электрического заряда
Механическое движение. Относительность движения. Система отсчета. Материальная точка. Траектория. Путь и перемещение. Мгновенная...
Закон сохранения электрического заряда iconЗакон сохранения энергии в механике. Внутренняя энергия. Общефизический закон сохранения энергии
Перечень вопросов является основой для составления билетов к зачётам и экзаменам
Закон сохранения электрического заряда icon1 Элементарный электрический заряд
Элемента́рный электри́ческий заря́д — минимальная порция (квант) электрического заряда. Равен приблизительно 1,602 176 565(35)·10−19...
Закон сохранения электрического заряда iconОпорный конспект по предмету электроПитающие Установки резервные...
В конце заряда, когда будет использован весь, возрастании плотности прекратится, что будет свидетельствовать о завершенной заряда....
Закон сохранения электрического заряда iconЗакон сохранения жизни Ю. Н.   Куражковского: «Жизнь может существовать...
Понятие «среда обитания». Закон сохранения жизни Ю. Н. Куражковского. Понятие об основах взаимодействия человека со средой обитания....
Закон сохранения электрического заряда iconВзаимодействие между заряженными частицами называются- электромагнитными....
Электризация — это сообщение телу электрического заряда. Электризация может происходить, например, при соприкосновении (трении) разнородных...
Закон сохранения электрического заряда iconЗакон сохранения … устанавливает связь между поступательными и вращательными...
Если удар не является центральным …, то в законе сохранения … в результате упругого столкновения без проскальзывания может произойти...
Закон сохранения электрического заряда iconI закон термодинамики закон превращения и сохранения энергии
...
Закон сохранения электрического заряда iconЗакон сохранения массы
Химия это наука, изучающая вещества, их состав, строение, свойства и взаимные превращения
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2015
контакты
userdocs.ru
Главная страница