Напряженность электрического поля. Потенциал.
Электрическое поле – особая форма существования материи. Создается электрическими зарядами, действует на электрические заряды. Поле неподвижных зарядов не меняется.
Напряженность – силовая характеристика поля.
E =
Напряженность поля равна отношению силы, с которой поле действует на точечный заряд, к этому заряду. Измеряется в Н/Кл и В/м.
Величина векторная, направлена от положительных зарядов к отрицательным. Если поле создается точечным зарядом q0, напряженность на расстоянии r от него можно определить:
E
=
= k
Если зарядов несколько. Напряженность в точке находится как векторная сумма напряженностей отдельных полей. Если поле создано двумя равномерно заряженными параллельными пластинами, поле между ними является однородным.
Внутри проводника электрического поля нет, заряд по его поверхности распределяется равномерно.
Для перемещения заряда вдоль линий напряженности электрического поля должна быть совершена работа, она численно равна изменению потенциальной энергии заряда
Wp = qE d
Потенциал – энергетическая характеристика поля. Отношение потенциальной энергии к заряду не зависит от помещенного в поле заряда. Потенциалом электростатического поля называют отношение потенциальной энергии заряда в поле к этому заряду.
φ
=
= Ed
За единицу потенциала принимают 1 вольт (1В) – такая разность потенциалов, если при перемещении заряда 1 Кл из одной точки в другую электрическое поле совершает работу 1 Дж.
На замкнутой траектории работа электростатического поля всегда равна нулю. Поля, обладающие такими свойствами, называют потенциальными.
Электрическая ёмкость
При заряде двух проводников один приобретает заряд + q, другой – q. Между проводниками появляется электрическое поле и возникает напряжение.
В
сильном электрическом поле может
наступить пробой диэлектрика. Чем меньше
увеличивается напряжение между
проводниками с увеличением их зарядов,
тем больший заряд можно на них накопить.
Способность двух проводников накапливать электрический заряд назвали электроемкостью.
Электроемкостью двух проводников называют отношение заряда одного из проводников к разности потенциалов между этим проводником и соседним.
C
=
единица измерения фарад. 1Ф =
,
1 Ф – очень большая величина.
Таким образом конденсатор обозначается в схемах.
Емкость не зависит от заряда или напряжения, она как коэффициент пропорциональности: во сколько раз меняется заряд, так же меняется напряжение.
Емкость зависит от площади пластин - S, расстояния между ними – d и диэлектрика, заполняющего промежуток между обкладками ε:
C
Применение конденсаторов
Способность двух проводников накапливать электрический заряд называют электроемкостью. Большой электроемкостью обладают конденсаторы - два проводника, разделенные слоем диэлектрика, толщина которого мала по сравнению с размерами проводников. Емкость зависит от площади обкладок, диэлектрика и толщины диэлектрика.
С
В зависимости от назначения конденсаторы бывают бумажные, электростатические, керамические, воздушные, переменой емкости.
Энергия конденсатора не велика и не сохраняется долго. Конденсатор отдает энергию почти мгновенно, что используется в фотографии для лампы-вспышки и возбуждения лазера. Широко применяются в радиотехнике.
Собственный период колебаний колебательного контура меняется при изменении емкости. Приемник настраивается в резонанс с частотой передающей станции и усиливает её.
При неисправности радиоприборов нельзя начинать ремонт сразу, так как конденсаторы могут сохранять заряд, и человек может пострадать от разряда.