Билет 12. Взаимодействие заряженных тел. Закон Кулона. Закон сохранения электрического заряда. Электрическое поле.

В природе существует два типа электрических зарядов – положительные и отрицательные. Одноимённые заряды отталкиваются, разноимённые -притягиваются. Взаимодействие между зарядами называется электромагнитным взаимодействием. Электрический заряд – физическая величина, определяющая силу электромагнитного взаимодействия. Электрического заряда без частиц не существует. Носителями электрического заряда являются частицы или тела.

Наименьший электрический заряд называют элементарным. Наименьший электрический заряд имеют элементарные частицы: электрон обладает минимальным отрицательным зарядом, а протон – положительным.

Процесс сообщения телу заряда называется электризацией. Простейший способ электризации – трением. В этом случае электроны с одного тела переходят на другое. Там, где избыток электронов, заряд тела отрицательный, а, где недостаток – положительный.

При электризации двух тел общее количество электронов остаётся неизменным. Поэтому положительный заряд, приобретаемый одним из тел, равен по модулю отрицательному заряду, приобретаемому другим телом. При электризации тел выполняется закон сохранения электрического заряда:

в замкнутой системе алгебраическая сумма зарядов всех частиц остаётся неизменной: q₁+q₂+q₃+ …+q_n= const

Замкнутая система - это система, в которую не входят извне и из которой не выходят наружу заряженные частицы. Закон сохранения электрического заряда выполняется и тогда, когда заряженные частицы испытывают превращения: заряженные частицы появляются и исчезают парами.

Силу взаимодействия электрических зарядов находят по закону Кулона:

Сила взаимодействия двух точечных неподвижных зарядов в вакууме прямо пропорциональна произведению модулей зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними: F=k

Тела, расстояние между которыми во много раз больше их размеров, называют точечными.

|q₁| и |q₂|- модули электрических зарядов; R – расстояние между зарядами; В системе СИ k=9 10⁹ Н м²/Кл² – коэффициент пропорциональности. Силу F называют кулоновской силой (силой Кулона). Кулоновские силы направлены вдоль прямой, соединяющей центры зарядов.

Заряд q в системе СИ измеряют в кулонах (Кл). Один кулон равен заряду, проходящему через поперечное сечение проводника за одну секунду при силе тока в проводнике один ампер: 1Кл=1А 1с.

Модуль заряда электрона называется элементарным электрическим зарядом: е=1,6 Кл.

Взаимодействие между заряженными телами осуществляется посредством электрического поля: каждое из заряженных тел создаёт поле, которое действует на другое тело. Электрическое поле создаётся заряженными телами и действует на заряженные тела. Обнаружить поле можно по действию на заряды.

Билет № 13 Электрический ток. Работа и мощность в цепи постоянного тока. Закон Ома для полной цепи.

Электрическим током называется упорядоченное движение свободных заряженных частиц.

Для существования электрического тока в веществе необходимы два условия: наличие свободных заряженных частиц и силы, действующей заряженные частицы в определённом направлении. Привести заряженные частицы в движение способно электрическое поле. Электрическое поле совершает работу, чтобы перемещать частицы.

А=I• U•Δ t [А]=Дж

А – работа поля U - напряжение

I – сила тока Δ t – время

Работа электрического поля равна произведению силы тока на напряжение и на время, в течение которого совершалась работа.

При прохождении тока по цепи проводник нагревается. Закон, определяющий количество теплоты, которое выделяет проводник, впервые был установлен Джоулем и Ленцем.

Закон Джоуля – Ленца: количество теплоты, выделяемое проводником с током равно произведению квадрата силы тока на сопротивление проводника и на время прохождения тока по проводнику:

Q=I²• R•Δ t [Q]=Дж

Q- количество теплоты R- сопротивление проводника

I – сила тока Δ t – время

Для характеристики электроприборов удобнее пользоваться величиной – мощность

Р= I• U [Р]=Вт

Мощностью называют физическую величину, равную произведению силы тока на напряжение.

Р- мощность

Для того, чтобы ток в цепи был постоянным, необходимо постоянно поддерживать электрическое поле. Для этого необходимо устройство, которое получило название - источник тока. Источник тока представляет собой устройство, в котором на электрические заряды действуют сторонние силы. Сторонние силы – это любые силы не электрического происхождения (химические, механические, магнитные). Во время работы источника тока сторонние силы постоянно перемещают заряды, при этом они совершают работу. Работа сторонних сил характеризуется величиной ε-ЭДС.

=

Электродвижущая сила равна отношению работы сторонних сил по перемещению заряда вдоль контура к величине этого заряда.

ε- ЭДС А _ст –работа сторонних сил q – заряд ЭДС измеряется в вольтах.

Простейшая полная цепь состоит из источника тока с ε и внутренним сопротивлением r источника тока и нагрузки с сопротивлением R, называемым внешним сопротивлением.

Эта формула выражает закон Ома для полной цепи:

сила тока в полной цепи равна отношению электродвижущей силы источника к полному сопротивлению цепи R+ r

Если сопротивление внешнее R мало по сравнению с внутренним сопротивлением источника (R << r), тогда в цепи потечет ток короткого замыкания I_кз Iк.з.=

БИЛЕТ № 14