Электростатика

1. Электростатика

Игнатова И.В.,
учитель физики
МБОУ-СОШ №62

2. Содержание

Закон сохранения электрического заряда
Закон Кулона
Принцип суперпозиции полей
Электростатическое поле
Теорема Гаусса
Применение теоремы Гаусса
Потенциал и разность потенциалов
Связь между силовой и энергетической
характеристиками
Конденсаторы

3. Закон сохранения электрического заряда

• Электрический заряд – величина, характеризующая способность
частицы вещества к электрическому взаимодействию.
• Электрический заряд изолированной системы остается постоянным
при любых физических процессах, происходящих в системе.
• Положительные и отрицательные заряды в замкнутой системе
могут возникать или исчезать, но при этом их алгебраическая
сумма всегда остается постоянной.
q1 + q2 + q3 + … + qn = const
справедлив для замкнутых систем

4. ЗАКОН КУЛОНА

- основной закон электростатики.
(установлен экспериментально, 1785г.)
Сила
Природа
взаимодействия
кулоновская
Электромагнитная
Формула
Направление
вдоль
F=k |q1| |q2|
прямой,
соединяющей
r2
(для двух
точечные
заряженные
точечных
тела
заряженны
х тел)
Условие
Применимости
формулы
для точечных
неподвижных тел в
вакууме, а также для
шаров, радиусы
которых соизмеримы
с расстояниями
между их центрами
(заряды
распределены
равномерно)

5.

Сила взаимодействия двух точечных неподвижных
заряженных тел в вакууме прямо пропорциональна
произведению модулей зарядов и обратно пропорциональна
квадрату расстояния между ними.
F=k |q1| |q2|
r2
Н м
9
k= 9*10
Кл 2
1
k=
Заряд электрона е=-1,6*10-19 Кл
4 0
2
0 8,85 10
0
12
Кл2
Н м2
электрическая
постоянная
-

6. Принцип суперпозиции полей

Е = Е1 + Е2 + Е3 + …
Для двух зарядов:
E1
E
E2
Е
E1
E2
q1>0
Е = Е 1 + E2
q2>0
q1>0
Е = Е 1 + E2
q2>0

7. Электрическое поле.

Однородное поле
E=const
Положительный точечный заряд
+
Отрицательный точечный заряд
-

8. Два одноименных заряда

Два разноименных заряда
Линии напряженности непрерывны и не пересекаются.

9. Теорема Гаусса

Если внутри замкнутой поверхности
любой формы находятся точечные
электрические заряды q1 ,q2 , … qn , то
общий поток вектора напряженности
электрического поля равен алгебраической
сумме этих зарядов, деленной на
0
(поток)
Ф= Е * S
q
Ф=
0
i
0 8,85 10 12
Кл 2
Н м2
электрическая постоянная
Число линий напряженности через поверхность, перпендикулярную вектору Е

10. Применение теории Гаусса

Электростатическое
поле
схема
Бесконечной
равномерно
заряженной
плоскости
E
пояснение
Е
E=
заряда
Вне шара,
равномерно
заряженного по
поверхности или по
объему
Шар создает во внешнем
пространстве такое поле,
как если бы весь заряд
был сосредоточен в его
центре
внутри шара,
равномерно
заряженного по
поверхности или по
объему
Двух параллельных
разноименно и
равномерно
заряженных
плоскостей
- постоянная
-поверхност ная плотность
напряженность
-объемная
плотность
заряда
q
V
r
+
2 0
q
E=
4 0 r 2
E=0
E=
r
3 0
Поверхностные
плотности
зарядов на
обеих плоскосq
тях одинаковы
S
Внутри
конденсатора
E=
0
примечание
Е не зависит от
расстояния до
плоскости
Напряженность
одинакова,
независимо от того,
заряжен ли шар по
объему или по
поверхности
Шар равномерно
заряжен по
поверхности
Шар равномерно
заряжен по объему
Во внешне
пространстве
результирующее
поле равно 0

11. Потенциал и разность потенциалов

В Дж
Кл
wp
скаляр
q
Потенциал поля в произвольной точке определяется как алгебраическая
сумма потенциалов, создаваемых отдельными точечными зарядами.
1 2 3 ... n

12. Разность потенциалов (напряжение)

A
U 1 2
q
Не зависит от выбора
нулевого уровня отсчета
Эквипотенциальные поверхности – поверхности разного потенциала.
точечный заряд
однородное поле
Е
плоскости
концентрические сферы

13. Связь между силовой и энергетической характеристиками (для однородного поля)

U 1 2
E
d
d
1
2
E
d
1
2
Напряженность электростатического поля направлена в сторону
убывания потенциала.

14. Конденсаторы

Энергия
заряженного
конденсатора
Схема
q
конденсатор
q
1
2
qU
;
2
q2
CU 2 ;
W
W
2C
2
Плотность
энергии
W
W
1 2
2
q
W 0 E 2
p
V
2