- •Расчетно-графическая работа Вариант №19 Тема: Определение кинематических и энергетических характеристик при движении заряженной частицы в поле конденсатора
- •Формулировка задания
- •Основные теоретические положения
- •Второй закон Ньютона
- •Конденсаторы
- •Закон Кулона.
- •Электрическое поле.
- •Потенциальная энергия заряда в электрическом поле.
- •Электрическая емкость конденсатора.
- •Методика расчета
- •Определение параметров частицы.
- •Выполнение расчетов
- •Определение графических зависимостей
- •Получили зависимость:
- •Выводы по полученным результатам.
Конденсаторы
Электрический конденсатор - электротехническое устройство, предназначенное для накопления значительного количества разноименных электрических зарядов. Конденсатор состоит из двух проводников (обкладок), разделенных диэлектриком, толщина которого мала по сравнению с линейными размерами обкладок. Две плоские металлические пластины, расположенные параллельно и разделенные слоем диэлектрика, образуют плоский конденсатор.
Закон Кулона.
Основной закон
электростатики был экспериментально
установлен французским физиком Шарлем
Кулоном. В опытах Кулона измерялись
силы взаимодействия заряженных шаров.
Опыты показали, что модуль
силы
взаимодействия
двух точечных неподвижных заряженных
тел прямо пропорционален произведению
абсолютных значений зарядов q1 и q2 и
обратно пропорционален квадрату
расстояния r между телами:
. (3.1)
Сила направлена вдоль прямой, соединяющей заряженные тела. Она является силой отталкивания при одинаковых знаках зарядов q1 и q2 и силой притяжения при разных знаках. Взаимодействие неподвижных электрических зарядов называют электростатическим или кулоновским взаимодействием.
Единица электрического заряда. В международной системе за единицу заряда принят кулон (Кл). Кулон — это заряд, проходящий за 1 с через поперечное сечение проводника при силе тока 1 А.
Электрическая постоянная. Коэффициент пропорциональности k в выражении закона Кулона в системе СИ равен
.
(3.2)
Вместо
коэффициента k часто используется
коэффициент, называемый электрической
постоянной. Электрическая
постоянная
связана
с коэффициентом k выражением
.
(3.3)
Отсюда следует
;
.
С использованием электрической постоянной закон Кулона имеет вид
.
(3.4)
Электрическое поле.
Напряженность
электрического поля. Физическая
величина, равная отношению силы, с
которой электрическое поле действует
на точечный электрический заряд, к
значению этого заряда, называется напряженностью
электрического поля. Обозначив
напряженность буквой
,
запишем
,
(4.1)
где q1 — заряд, на который действует сила . Используя закон Кулона и определение понятия напряженности поля, получим выражение для модуля напряженности электрического поля в некоторой точке А на расстоянии r от точечного заряда q. Если в точку А поместить точечный заряд q1, то на него будет действовать сила, по закону Кулона равная
.
Для нахождения модуля напряженности электрического поля в точке А разделим модуль силы на модуль заряда q1:
,
.
(4.2)
Напряженность электрического поля точечного заряда прямо пропорциональна заряду q и обратно пропорциональна квадрату расстояния r от заряда до данной точки поля. Она не зависит от заряда q1, помещенного в данную точку поля, следовательно, является однозначной силовой характеристикой поля в данной точке. Напряженность электрического поля — векторная величина. За направление вектора напряженности электрического поля принимается направление вектора кулоновской силы , действующей на точечный положительный электрический заряд, помещенный в данную точку поля. Зная напряженность электрического поля в данной точке поля, можно определить модуль и направление силы ,с которой электрическое поле будет действовать на любой электрический заряд q в этой точке:
.
(4.3)
Напряженность
поля
между двумя пластинами плоского
конденсатора равна сумме напряженности
полей, создаваемых каждой из пластин
(по принципу суперпозиции полей):
Формулировка принципа суперпозиции:
Если
в данной точке пространства различные
заряженные частицы создают электрические
поля с напряженностями
,
и
т. д., то
вектор напряженности электрического
поля равен сумме векторов напряженностей
всех электрических полей
.
