1.Електростатика. Електростатичне поле.

Електростатика – розділ електрики, який вивчає взаємодію статичних, тобто нерухомих електричних зарядів в електростатичному полі.

"Статика" тут в певному розумінні означає ігнорування динамічної складової взаємодії електричних зарядів. Електростатика має справу з такими поняттями, як електричне поле(електростатичне поле), електростатичний потенціал, заряд, але не включає у розгляд такі фізичні явища, як електричний струм та магнетизм

Електричні заряди створюють навколо себе електричне поле. Поле - одна з форм існування матерії. Поле можна досліджувати, описати його силові, енергетичні й ін. властивості. Поле, створюване нерухливими електричними зарядами, називається ЕЛЕКТРОСТАТИЧНИМ. Для дослідження електростатичного поля використовують пробний точковий позитивний заряд - такий заряд, який не спотворює досліджуване поле (не викликає перерозподіл зарядів).

Якщо в поле, створюване зарядом q, помістити пробний заряд q₁ на нього буде діяти сила F₁, причому величина цієї сили залежить від величини заряду, що міститься в даній точці полю. Якщо в тугіше точку помістити заряд q₂, то сила Кулона

         F₂ ~ q₂ і т.д.

Однак, відношення сили Кулона до величини пробного заряду, є величина постійна для даної точки простору

і характеризує електричне поле в тій точці, де перебуває пробний заряд. Ця величина називається напруженістю   і є силовою характеристикою електростатичного поля.

НАПРУЖЕНІСТЬ поля є векторна величина, чисельно рівна силі, що діє на одиничний позитивний точковий заряд, поміщений у дану точку поля

Напрямок вектора напруженості збігається з напрямком дії сили.

Визначимо напруженість поля, створюваного точковим зарядом q на деякій відстані r від нього у вакуум

 

2.Виникнення вимушених коливань.

Колива́ння — це процеси, у результаті здійснення яких система постійно повертається до початкового стану. Якщо це відбувається через однаковий проміжок часу — період Т, то коливання називають періодичними

Вимушені коливання. Резонанс

Практично будь-які вільні коливання є затухаючими, тому що рух супроводжується тертям, при цьому енергія переходить в теплоту. Амплітуда коливань поступово зменшується. Коли вся енергія перейде в теплоту, коливання згасне (Рис.54).

Для того, щоб система здійснювала незатухаючі коливання, необхідно поповнювати ззовні витрати енергії коливань на тертя. Для цього необхідно діяти на систему періодично змінною силою:

F=F₀Sinwt,

де F₀ – амплітудне (максимальне) значення сили;

w - колова (циклічна) частота коливань;

t – час коливань.

Зовнішня сила, що забезпечує незатухаючі коливання системи, називається вимушеною, а коливання системи – вимушені.

Очевидно, що вимушені коливання відбуваються з частотою, що дорівнює частоті вимушеної сили. Амплітуда вимушених коливань:

А =  ,

де w - власна колова частота; w_в –вимушена колова частота.

Якщо частота вимушених коливань співпадає з частотою власних коливань, то відбувається різкий зріст амплітуди вимушених коливань. Це явище отримало назву резонансу: w_{В »} w

Застосування резонансу: в акустиці – для підсилення звуку, вібраторах для ущемлення ґрунту та бетонної суміші, для занурення паль і труб у грунт, для очистки лиття, у вібростендах – для випробовування виробів на міцність і вібростійкість; в електротехніці – для підсилення електричних коливань.

Резонанс відіграє і негативну роль: вібрація будівель, мостів, опор, станків, двигунів.

Бiлет №19