Провідники в електричному полі

Якщо провідник внести в електричне поле, вільні електрони в провіднику під дією сил цього поля зміщатимуться в напрямі, протилежному напруженості поля. Внаслідок цього зміщення на одній частині провідника виникає надлишок негативного заряду, на другій частині - надлишок позитивного заряду. В цьому полягає явище електростатичної індукції (або електризації через вплив). Упорядковане переміщення електронів повністю припиняється, коли напруженості зовнішнього і внутрішнього полів виявляються однаковими за значенням. Електричного поля немає всередині як зарядженого, так і незарядженого провідника. Заряди розміщуються на зовнішній поверхні провідника. Найбільша кількість зарядів знаходиться на випуклостях і особливо на вістрях провідника. 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.

Основні поняття та закони електростатики

]Електричний заряд

Електричний заряд є фундаментальною властивістю елементарних частинок. Електричний заряд буває позитивним та негативним. Взаємодія частинок однойменного заряду призводить до їх відштовхування, різнойменного – до притягання.

Будь-який заряд є кратним елементарному заряду (заряду електрона), який дорівнює

Закон Кулона

Кількісно взаємодію заряджених тіл визначає основний закон електростатики, закон Кулона. Він справедливий для точкових зарядів, розмірами яких, за аналогією з поняттямматеріальної точки в класичній механіці, можна знехтувати для даної фізичної задачі.

Математичний вигляд закону для двох точкових зарядів () у системі СІ такий:

,

де  - електрична стала.

У системі СГС ця формума має вигляд:

Із закону Кулона виводиться теорема Гауса, зручніша для використання при знаходженні конфігурації електричного поля в багатьох електростатичних задачах.

[Ред.]Напруженість електричного поля

Напруженість електричного поля – це його силова характеристика, що дорівнює силі, з якою поле діє на пробний одиничний заряд.

[Ред.]Електричний потенціал

Електричне поле також зручно характеризувати електричним потенціалом , який дорівнює потенційній енергії одиничного пробного заряду, поміщеного в дану точку простору.

[Ред.]Фізичні тіла в електричному полі

Нейтральні тіла реагують на присутність зарядів по різному в залежності від їхньої здатності проводити електричний струм. У провідниках в електричному полі відбувається перерозподіл поверхневих зарядів. Це явище називається електростатичною індукцією. У рівноважному стані після затухання перехідних струмів всі точки провідника мають однаковий електростатичний потенціал - статичне електричне поле в провідник не проникає.

Діелектрики в електричних полях поляризуються. При цьому електричні поля проникають у діелектрик, але зменшуються. Сили, що виникають при взаємодії двох електричних зярядів, поміщених в діелектричне середовище, дорівнюють:

 (система СГС).

Величина , що описує це зменшення, називається діелектричною сталою середовища.

3)-------

Білет №20

1.Адіабатний процес.

Адіабатний процес (грец. αδιαβατος — неперехідний) — в термодинаміці зміна стану тіла без обміну теплом з навколишнім середовищем. Його можна здійснити, проводячи стискання чи розширення тіла (наприклад, газу) дуже швидко.

Так, при поширенні звукових хвиль у повітрі чи іншому тілі, у місцях згущення частинок температура підвищується, а в місцях розрідження — знижується. За дуже малий період коливання не відбувається помітного обміну теплом між місцями згущення і розрідження.

Під час адіабатного стискування тіла внутрішня енергія його збільшується, а при адіабатичному розширенні — зменшується. Виконана робота при цьому дорівнює за величиною і протилежна за знаком зміні внутрішньої енергії системи.

Адіабатичні процеси в атмосфері

Адіабатичне розширення потоку нагрітого повітря і ненасиченої пари з нижніх до верхніх шарів атмосфери є основною причиною зниження потоку, конденсації водяної пари та утворення хмар. При опусканні повітряних мас відбувається зворотний адіабатичний процес, внаслідок якого температура підвищується. На адіабатичне нагрівання й охолодження повітря в атмосфері накладаються ще й теплові ефекти, спричинювані тепловим випромінюванням, теплопровідністю, конвекцією, а також випаровуванням таконденсацією. В сухому та ненасиченому повітрі зниження чи підвищення температури на кожні 100 м дорівнює 10°С. У повітрі, насиченому водяною парою — приблизно 0,5°С.