2. Работа при перемещении заряда в электрическом поле. Разность потенциалов.

На любой заряд, помещенный в электрическое поле, поле действует с некоторой силой F=qE. Элементарная работа, совершаемая силой F при перемещении точечного электрического заряда q из одной точки электрического поля в другую на отрезке dS, равна dA= F·dS·cosα; где α – угол между направлением F и направлением перемещения.

Если заряд перемещается в однородном электрическом поле напряженностью Е, то работа перемещения заряда A =q·E·∆d , где ∆d – расстояние, пройденное зарядом в направлении линий напряженности (∆d = S·cosα ).

Работа, совершаемая электрическим полем, при перемещении заряда по замкнутому контуру равна нулю, т.е. на части контура работу выполняет электрическое поле, а на части контура внешние силы. Можно доказать, что работа перемещения заряда в электрическом поле не зависит от формы пути, по которому происходит перемещение, а зависит только от положений начальной и конечной точек перемещения. Силовые поля, в которых работа не зависит от формы пути, называются потенциальными.

При перемещении заряда в электрическом поле меняется взаимное расположение заряда, создающего поле и перемещаемого заряда, т.е. меняется потенциальная энергия взаимодействия зарядов. Работа по перемещению заряда из одной точки поля в другую равна изменению потенциальной энергии заряда, взятой с противоположным знаком

А = q( φ₁- φ₂).. Отношение потенциальной энергии заряда, находящегося в данной точке электрического поля, к величине точечного заряда называют потенциалом поля в данной точке. φ=W/q . Единица измерения потенциала В (Вольт) =Дж/Кл. Потенциал называют энергетической характеристикой поля, т.к. потенциал численно равен потенциальной энергии единичного положительного заряда, помещенного в данную точку поля. Потенциал – величина скалярная, может быть и положительным и отрицательным.

В соответствии с формулой A = - (W₂ – W₁) и определением потенциала φ=W/q работа электрического поля может быть вычислена через разность потенциалов начальной и конечной точек перемещения заряда

А = q( φ₁- φ₂). Величину ( φ₁- φ₂) называют разностью потенциалов или напряжением U, формула работы принимает вид A =qU.

Одну и ту же работу электрического поля можно выразить через напряженность электрического поля A =q·E·∆d и через напряжение U, A =qU. Приравнивая правые части формул, получим . Отсюда следует напряженность электрического поля можно выражать в Н/Кл и В/м.

3. Лабораторная работа. Определение показателя преломления стекла.

Оборудование: стеклянная пластинка с косыми гранями, булавки, транспортир.

Направить луч света на параллельную грань стеклянной пластинки, с помощью булавок отметить направление падающего луча и преломленного луча. Измерить транспортиром углы падения и преломления.

Вычислить показатель преломления по формуле

Билет № 4

1. Импульс тела. Закон сохранения импульса.

Импульсом тела называется векторная величина, равная произведению массы тела на скорость движения тела

Импульсом силы называют произведение силы на время действия силы

Приращением импульса тела называют произведение массы тела на изменение скорости тела

Приращение импульса тела равно импульсу силы, действующей силы

Закон сохранения импульса: полный вектор импульса замкнутой системы тел с течением времени не изменяется.

Если система состоит из двух тел, то закон сохранения импульса будет иметь вид:

, где m₁ и m₂ –массы тел, - скорости тел до взаимодействия ( например, до столкновения), и - скорости тел после взаимодействия. Закон сохранения импульса выполняется при упругом и при неупругом столкновении (при деформации).

2. Электроёмкость. Конденсаторы. Виды конденсаторов.

Способность проводника или системы проводников накапливать при любом способе электризации электрический заряд характеризуется электроемкостью проводника (системы проводников). Электроемкость проводника С – величина численно равная отношению модуля заряда проводника |q| к потенциалу проводника φ ; .

Единица электроёмкости Ф (Фарад) =Кл/В. Дольные единицы 1мкФ = 10^-6 Ф,

1пФ = 10 ^-12 Ф. Электроёмкость не зависит от заряда проводника и не зависит от потенциала проводника, хотя равна их отношению. Электроёмкость зависит от геометрии

( от формы и размеров) проводника и электрических свойств среды, в которой находится проводник, например, электроёмкость шара С = 4 ( электроёмкость шара равна 1 Ф, если R=9·10⁹м, шар находится в вакууме).

Конденсаторы

Практический интерес для накопления электрических зарядов имеет конденсатор – система из двух или нескольких проводников (обкладок), разделенных тонким слоем диэлектрика. Конденсаторы различают по нескольким признакам:

а) по ёмкости – конденсаторы переменной ёмкости и конденсаторы постоянной емкости.

Конденсаторы переменной ёмкости – две системы из параллельных пластин, разделенных диэлектриком, одна система пластин неподвижная, вторая система пластин вращается относительно первой;

б) по форме – конденсаторы бывают плоские, цилиндрические, сферические;

в) по виду диэлектрика – бумажные (диэлектрик – парафинированная бумага), керамические, электролитические, воздушные (обычно конденсаторы переменной ёмкости), слюдяные.

Электроёмкость любого конденсатора равна отношению модуля заряда одной из обкладок

( заряды обкладок равны по величине и противоположны по знаку) к разности потенциалов (напряжению) между обкладками. . Электроёмкость плоского конденсатора , где S- площадь одной из обкладок, d – расстояние между обкладками (толщина диэлектрика).

Кроме электроёмкости конденсаторы характеризуются пробивным напряжением – разностью потенциалов, при которой происходит пробой диэлектрика - электрический разряд через слой диэлектрика. Величина пробивного напряжения зависит от формы обкладок, толщины и вида диэлектрика. Величина электроёмкости и пробивное напряжения указаны на корпусе конденсатора.

3. а) Работа при переносе заряда 2*10^-7Кл из бесконечности в некоторую точку поля равна 8*10^-4Дж. Определить электрический потенциал поля в этой точке.

Дано: Q = 2·10-7 Кл А = 8·10-8 Дж φ -?

Решение. А =Q·φ, φ =

б) С какой силой взаимодействуют два заряда по 10 нКл каждый, находящиеся на расстоянии 3 см друг от друга?

Дано: Q1 =Q2 = 10 -9 Кл R = 3·10-2 м k = 9·109 Нм2/Кл2 F -?	Решение. F= k‌