Вопросы к экзамену по физике – 2.

1.Электрические заряды и их взаимодействие. Закон Кулона.

Зарядом называется особая характеристика объекта, определяющая его способность создавать электрическое поле и взаимодействовать с электрическим полем.

Свойства электрического заряда.

1. Заряд инвариантен – его величина одинакова при измерении в любой инерциальной системе отсчета.

2. Заряд сохраняется – суммарный заряд изолированной системы тел не изменяется.

3. Заряд дискретен – заряд любого тела по величине кратен минимальному заряду, который обозначается символом и равен 1.6*10^-19Кл

4. Существуют заряды 2х разных сортов. Одни положительные, другие отрицательные. Одноименные отталкиваются, разноименные притягиваются.

В состав атомов всех тел входят электрически заряженные частицы, такие как протоны и электроны. Заряды протона и электрона одинаковы по модулю, но противоположны по знаку. По величине они равны элементарному заряду е (элементарный заряд) – минимальному электрическому заряду существующему в природе.

q_e=-e; q_p=+e; |q_e|=|q_p|=e=

Обычно, в не заряженном состоянии число протонов равно числу электронов, и суммарный заряд тела равен 0.

При электризации, например при трении, с 1-го тела на другое переходит несколько электронов, при этом первое тело приобретает заряд q₁=+ne; а второе q₂=-ne.

ВЫВОД 1: Заряд любого тела равен элементарному, составляет целое число элементарных зарядов q=+-ne, другими словами заряд квантуется. Квантом является элементарный заряд.

ВЫВОД 2: Закон сохранения зарядов. Система, через границу которой не могут переходить заряженные частицы, называют изолированной. «Суммарный заряд изолированной системы величина постоянная, при этом заряды отдельных тел, в изолированной системе могут изменяться».

Взаимодействие зарядов. Закон Кулона.

Закон Кулона позволяет рассчитать силу F, действующую силу F на каждый из точечных зарядов q₁ и q₂, находящихся на расстоянии r в вакууме в диэлектрике с диэлектрической проницаемостью Е.

Точечным зарядом называется заряженное тело , размерами которого можно пренебречь по сравнению с расстояниями от этого тела до других тел, несущих электрический заряд.

Заряд - заряженная частица, а

Точечный заряд – материальная точка, имеющая электрический заряд.

«Сила взаимодействия двух неподвижных точечных зарядов прямо пропорциональна величине каждого из зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.»

К- коэффициент пропорциональности.

2.Электростатическое поле. Напряженность. Силовые линии электростатического поля. Принцип суперпозиции.

Электрическим полем называют особый вид материи, через которую осуществляется взаимодействие между электрическими зарядами. Источники ЭП электрически заряженные частицы.

Взаимодействие между покоящимися зарядами осуществляется через электрическое поле. Всякий заряд изменяет свойства окружающего его пространства – создает в нем электрическое поле. Электрическое поле возникает вокруг заряженных тел. Эти тела взаимодействуют благодаря полю. Заряд q1 создает вокруг себя электрическое поле, которое действует на заряд q2. Одновременно заряд q2 создает электрическое поле, которое действует на q1. Свое собственное поле заряды не чувствуют.

Напряженность.

В каждой точке электрическое поле характеризуется двумя параметрами: напряженностью Е и потенциалом.

Напряженность – векторно-физическая величина, численно равная силе, действующей на единичный положительный (пробный заряд), помещенный в данную точку поля.

формула

Напряженность поля системы зарядов равна векторной сумме напряженностей полей, которые создавал бы каждый из зарядов системы в отдельности:

Формула

Напряженность- характеристика силового воздействия электрического поля на заряд. Напряженность ЭП, создаваемого зарядом q1, есть векторная величина, обозначаемая символом E (q1) и определяемая соотношением, где сила F действует на заряд q2.

ЭП изображается с помощью линий напряженности (силовых линий) и поверхности одинакового потенциала или поверхности.

Силовые линии начинаются на положительных и оканчиваются на отрицательных зарядах, пустота силовых линий пропорциональна напряженности поля. Касательная силовой линии в каждой точке совпадает с направлением вектора напряженности. Эти потенциалы поверхности перпендикулярны силовым трениям. Обычно их проводят с одинаковым шагом, например через 1 вольт.

Рисунок

Линия ЭП – линия в любой точке, в которой вектор напряженности ЭП направлен по касательной к ней.

Принцип суперпозиции (наложения ) электрических полей. Принцип суперпозиции позволяет вычислить напряженность поля любой системы зарядов. Напряженность электрического поля нескольких источников является суммой векторов напряженности поля, создаваемого независимо каждым источником.