Электростатическое поле в вакууме

1.

ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОЕ
ПОЛЕ В ВАКУУМЕ

2.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЗАРЯДЫ И ИХ СВОЙСТВА
Носители электрического заряда – заряженные тела и
частицы
q e 1, 6 10 19 Кл
19
qp 1,6 10 Кл
Элементарный заряд –
наименьший в природе
Электризация – электроны
переходят с одного тела на
другое
Избыток электронов –
отрицательный заряд
Недостаток электронов положительный

3.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЗАРЯДЫ И ИХ СВОЙСТВА
Аддитивность – заряд системы равен сумме
зарядов, образующих эту систему
Дискретность – заряды тел и частиц кратны
элементарному заряду:
q = ± n |qe|, где n = 0,1,2,3,4,…
Закон сохранения электрического заряда:
суммарный заряд электрически изолированной
системы сохраняется

4.

ЗАРЯДА
1. Линейная плотность заряда –
заряд на единицу длины:
Если = const, то
q
l
2. Поверхностная плотность заряда –
заряд на единицу поверхности:
Если = const, то
q
S
3. Объемная плотность заряда –
заряд на единицу объема:
Если = const, то
q
V
dq
dl
dq
dS
dq
dV
Кл
м
Кл
м2
Кл
м3

5.

ЗАКОН КУЛОНА В ВАКУУМЕ
Точечный заряд – заряженное тело, размерами
которого в условиях данной задачи можно пренебречь
Сила взаимодействия двух точечных зарядов:
F k
q1 q 2
r
тонкая
кварцевая
нить
2
k 1/ 4 0
заряженный
шарик
k = 9 · 109 Н·м2/Кл2
r
q1
F21
0 8,85 10
F12
12
q2
шкала
Ф / м - электрическая постоянная

6.

Закон Кулона в среде
F k
q1 q 2
ε r2
ε – диэлектрическая проницаемость
среды
Показывает, во сколько раз среда
ослабляет силу взаимодействия между
зарядами

7.

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ
• Всякий электрический заряд q создает в
окружающем его пространстве электрическое
поле
• Электрическое поле проявляет себя тем, что
действует с силой Fэл на помещенный в какую-либо
точку другой заряд
• Электростатическое поле – поле, созданное
неподвижными электрическими зарядами

8.

НАПРЯЖЕННОСТЬ
ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ
Вектор напряженности:
Н В
Кл м
Напряжённость - силовая характеристика поля
Напряженность равна отношению силы,
действующей на помещенный в поле заряд, к
этому заряду
Напряжённость поля
точечного заряда:
E т.з.
q
2
4 0 r

9.

НАПРЯЖЕННОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ
Линии напряженности или силовые линии - это
линии, касательные к которым в каждой точке
совпадают по направлению с вектором
напряженности поля
Свойства силовых линий:
Начинаются на + и
заканчиваются на Не пересекаются

10.

НАПРЯЖЕННОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ
Силовые линии поля всегда направлены от плюса к минусу
Неоднородные поля:
Точечные заряды
Диполь
Однородное поле:
Поле плоского
конденсатора

11.

ПРИНЦИП СУПЕРПОЗИЦИИ
Напряженность электрического поля Е нескольких
неподвижных точечных зарядов q1, q2,…qN равна
векторной сумме напряженностей полей, которые
создавал бы каждый из этих зарядов в отсутствии
остальных:
N
E Ei
i 1
E E1 Е2
Пример: Суперпозиция полей
двух точечных зарядов:
r1
r2

12.

ПОТЕНЦИАЛЬНОСТЬ
ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ПОЛЯ
Электростатическое поле – потенциальное поле
Работа по перемещению заряда в этом поле зависит
только от начальной и конечной точек пути и не
зависит от траектории
Работа при перемещении заряда по любому
замкнутому контуру равна нулю
Работа сил электростатического поля равна убыли
потенциальной энергии заряда в этом поле:
A12 W1 W2

13.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ
Электрический потенциал – отношение потенциальной
энергии точечного заряда, помещенного в данную
точку поля к величине этого заряда:
W
q0
Дж
В
Кл

14.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ
Потенциал поля точечного заряда:
т.з.
q
4 0 r
r
0

15.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ
Потенциал поля системы точечных зарядов:
N
N
qi
1
i
4 0 i 1 ri
i 1

16.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ
Запишем выражение для работы с учетом
определения потенциала:
A12 W1 W2
W q 0
A12 q0 1 2
Разность потенциалов 1- 2 численно равна работе,
совершаемой силами поля при перемещении
единичного положительного точечного заряда между
точками 1 и 2
Напряжение:
A12
U 1 2
q0
В

17.

ЭКВИПОТЕНЦИАЛЬНЫЕ
ПОВЕРХНОСТИ
Эквипотенциальная поверхность – поверхность, во
всех точках которой потенциал имеет одно и то же
значение
Линии напряженности в
каждой точке поля ⊥
эквипотенциальным
поверхностям

18.

ЭКВИПОТЕНЦИАЛЬНЫЕ
ПОВЕРХНОСТИ
Поле точечного заряда
Поле плоского конденсатора
– однородное поле:
E U /d

19.

Спасибо за внимание!

20.

Список должников:
301 группа:
Герасимова Виолетта (работа по мол. физ.)
Иголкин Владислав (работа по мол. физ. и электричеству)
Курбанов Далер (работа по мол. физ. )
Поляков Игорь (работа по мех., мол. физ. и электричеству)
Рождественский Ростислав (работа по мех., мол. физ.)
303 и 304 группы:
Бурмистров Олег (работа по механике)
Все должники могут написать мне письмо на электронную почту, решим,
что делать.