Электрическое поле в вакууме.

1) Какие типы взаимодействий известны современной науке? Как осуществляется взаимодействие с полевой точки зрения? В настоящее время в физике известны 4 типа взаимодействия материальных объектов: сильное, слабое, гравитационное и электромагнитное. Эти взаимодействия проявляются в различных пространственных масштабах и характеризуется своей интенсивностью. Гравитационное взаимодействие заметно лишь между телами астрономических масштабов. сильные взаимодействия проявляются лишь между определенными частицами при их сближении на весьма малые расстояния(10.-15). Слабое взаимодействие осуществляется при взаимопревращении определенных сортов частиц.

2) Перечислить фундаментальные свойства электрических зарядов. Электрический заряд - физическая величина определяемая интенсивность электромагнитных взаимодействий. Опытным путем определено, что заряды обладают несколькими свойствами: - электрический заряд существует в двух видах: как положительный, так и отрицательных. –электрический заряд является релятивистски инвариантным: его величина не зависит от системы отсчета, а значит, не зависит от того движется он или покоится. в любой электрически изолированной системе алгебраическая сумма зарядов не изменяется, это утверждение выражает закон сохранения электрического заряда(он утверждает, что суммарный заряд электрически изолированной системы не может изменяться)-все заряды кратны заряду e=1,6*10(-19)Кл.

3) Сформулировать закон Кулона. Закон кулона - сила взаимодействия двух неподвижных точечных зарядов, находящихся в вакууме, пропорциональна величинам зарядов q1 и q2 и обратно пропорциональна квадрату расстояния r между ними. F=k*(q1*q2/r(2)), в системе CU F=1/4пE0*(q1*q2/r(2))Опытным путем установлено: 1Кл=2,998*10(+9)(система С.Г.С.Е)

4) Что такое напряжённость электрического поля; силовая линия?

Напряженность электрического поля- сила, с которой в данной точке в поле, действует на точечный положительный пробный единичный заряд. E=F12/q2[В/М] Напряженность поля точечного неподвижного заряда известна из З. Кулона E(!)=1/4пE0*(q/r(3))r(!) r(!)-радиус вектор, проведенный от заряда в просматриваемую точку поля. Силовая линия проводится так, что касательная в каждой точке этой линии совпадает с вектором напряженности поля данной точке. Напряженность электростатического поля в данной точке есть физическая величина, определяемая силой, которая действует на пробный единичный положительный заряд, помещенный в эту точку поля: (1), Как следует из формулы (1) и закона Кулона, напряженность поля точечного заряда в вакууме или (2), Графически электростатическое поле представляют с помощью линий напряженности — линий, касательные к которым в каждой точке совпадают с направлением вектора Е. Линиям напряженности задается направление, которое совпадает с направлением вектора напряженности. Поскольку в любой данной точке пространства вектор напряженности имеет только одно направление, то линии напряженности не могут пересекаться. Для однородного поля (когда вектор напряженности в любой точке постоянен по величине и направлению) все линии напряженности параллельны одному вектору напряженности. Если электрическое поле создается точечным зарядом, то линии напряженности — радиальные прямые, которые выходят из заряда, если он положителен , и которые входят в него, если заряд отрицателен. за единицу напряженности электрического поля принимается напряженность в такой точке, в которой на заряд в один кулон действует сила в один ньютон[в/м].

5) B чём заключается принцип суперпозиции? Почему он выполняется для электрических полей? Принцип суперпозиции позволяет вычислять напряженность поля любой системы зарядов. Разбив протяженные заряды на достаточно малые доли dq, их можно свести к совокупности точечных зарядов. E=E1+E2+E3…+En. Поля складываются, не возмущая друг друга (это утверждение носит название принципа суперпозиции (наложения) электрических полей.

6) Какое поле называется электростатическим? Электрические поля, создаваемые неподвижными электрическими зарядами не изменяемыми во времени называются электростатическими.

7) Что такое диполь; дипольный момент? Какой диполь называется точечным? Электрическим диполем называется зарядовая система, электрически эквивалентная паре точечных зарядов, одинаковых по величине и противоположных по знаку, отстоящих друг от друга на расстояние l. Дипольным моментом диполя называется векторная величина:

8) Описать поведение диполя в электрическом поле.

9) Сформулировать теорему Гаусса для электрических полей в интегральной и дифференциальной форме. Поток вектора напряженности электростатического поля через замкнутую поверхность равен алгебраической сумме заключенных внутрь этой поверхности зарядов, деленной на e0.доп.формулу. Если передвинуть заряд, то напряженность изменяется, но поток остается неизменным. (Т.Гаусса в интегральной форме). Объемная плотность заряда p определяется как отношение заряда dq к физически бесконечному малому объему dV, в котором заключен этот заряд: p=dq/dV Зная p в каждой точке поля, тогда Если мы введем среднюю плотность на объем, тогда q=<p>V подставим разделим на этот объем. Доп! divE=1/ *p

10) Что такое потенциал электрического поля? Связь между напряжённостью и потенциалом. Тело, которое находится в потенциальном поле сил (а электростатическое поле, как уже известно, является потенциальным), обладает потенциальной энергией, за счет которой силы поля совершают работу. Как известно из классической механики, работа консервативных сил совершается за счет убыли потенциальной энергии. Значит работу сил электростатического поля можно считать как разность потенциальных энергий, которыми обладает точечный электрический заряд Q₀ в начальной и конечной точках поля заряда Q: откуда мы видим, что потенциальная энергия заряда Q₀ в поле заряда Q равна Она, как и в классической механике, определяется неоднозначно, а с точностью до произвольной постоянной С. Если считать, что при перенесении заряда в бесконечность (r→∞) потенциальная энергия обращается в нуль (U=0), то С=0 и потенциальная энергия заряда Q₀, который находится в поле заряда Q на расстоянии r от него, равна (2), Для зарядов одинакового знака Q₀Q>0 потенциальная энергия их взаимодействия (в данном случае – отталкивания) положительна, для разноименных зарядов Q₀Q<0 и потенциальная энергия их взаимодействия (в данном случае - притяжения) отрицательна.

Если поле создается системой n точечных электрических зарядов Q₁, Q₂, ..., Q_n, то работа электростатических сил, которая совершается над зарядом Q₀, равна алгебраической сумме работ сил, обусловленных каждым из зарядов в отдельности. Поэтому потенциальная энергия U заряда Q₀, который находится в этом поле, равна сумме потенциальных энергий U_i, каждого из зарядов: (3), Из формул (2) и (3) следует, что отношение U/Q₀ не зависит от Q₀ и является поэтому энергетической характеристикой электростатического поля, которая называется потенциалом: (4), Потенциал φ в какой-либо точке электростатического поля есть физическая величина, определяемая потенциальной энергией единичного положительного заряда, помещенного в эту точку напряженность электростатического поля (с точностью до знака) может быть истолкована как градиент некоторой функции координат, называемой потенциалом электростатического поля ; .