Физика_электростатика

Электростатика

Билет 1.

Основные постулаты электростатики:

1.Существует два типа зарядов – положительные и отрицательные

2.Заряд любого тела или частицы кратен заряду е: = ± , ≈ 1,6 ∙ 10−19Кл

3.Закон сохранения заряда в электрически изолированной системе: ∑ =1 =

4.Инвариантность заряда: заряд системы инвариантен относительно системы отсчёта, т.е. во всех инерциальных системах отсчёта заряд одинаковый.

Закон Кулона:

Сила взаимодействия между неподвижными точечными зарядами пропорционально величине зарядов и

Билет 2.

Напряжённость:

Векторная физическая величина, равная отношению силы , действующей на неподвижный точечный заряд ,

помещённый в данную точку поля, к величине этого заряда .

Потенциал:

Физическая величина, равная отношению потенциальной энергии заряда в поле, к величине этого заряда

1 прп = 40

Разность потенциалов:

Величина, равная работе сил поля по перемещению пробного заряда из одной точки в другую, делённую на величину этого заряда.

с = п1 − п2 = пр 1 − пр 2

1→2

1 − 2 = пр

Принцип суперпозиции: Напряжённость поля, создаваемого системой точечных зарядов в данной точке, равна векторной сумме напряженностей полей, создаваемых каждым из зарядов системы в отдельности в

Билет 3.

Связь между напряжённостью поля и потенциалом:

= =

= −п; п =

= −

= −

Проекция на оси координат:

Билет 4.

Поток вектора напряжённости:

| |

= cos =

∆ ≈ cos ∆ = ∆

= ∑ ∆ ∑ ∆

=1 =1

= ∫ = ∫

Число силовых линий: = = cos =

=

= ∫

= ∫

}

Теорема Гаусса:

Поток вектора напряжённости электрического поля через произвольную замкнутую поверхность равен алгебраической сумме зарядов, заключенных внутри этой поверхности, делённую на электрическую

Билет 5.

Теорема Гаусса:

Поток вектора напряжённости электрического поля через произвольную замкнутую поверхность равен алгебраической сумме зарядов, заключенных внутри этой поверхности, делённую на электрическую

Расчет напряженности и потенциала поля равномерно заряженной сферической поверхности:

Билет 7.

Проводники в электрическом поле:

Основные виды проводников: металлы, электролиты, плазма.

Число свободных носителей заряда (электронов) в металлах ~1022 см−3, что составляет примерно один свободный электрон на один атом.

В состоянии равновесия внутри проводника = 0. Если ≠ 0, то свободные носители заряда придут в движение, пока не станет равно 0. Из связи разности потенциалов с напряженностью поля

Так как у проводника , то вектор напряжённости снаружи проводника перпендикулярен

=

поверхности проводника (силовые линии ортогональны эквипотенциальной поверхности проводника).

1

Теорема Гаусса для любого объёма внутри проводника: = 0 ∫ = 0. Отсюда следует, что = 0 внутри проводника в равновесии. Таким образом, индуцированный или избыточный заряд в равновесии может находиться только на поверхности проводника.

Электроемкость уединенного проводника:

∞

Билет 8.

Электрический диполь – система, состоящая из двух разноименных и равных по величине точечных зарядов: + = | −| = . Расстояние между зарядами мало по сравнению с расстоянием до точки наблюдения и называется плечом диполя.

Полярные молекулы – ассиметричное расположение положительных и отрицательных зарядов: 2

Неполярные молекулы – симметричные молекулы, у которых «центры» положительного и отрицательного зарядов совпадают: 2

Поляризация диэлектриков – процесс, в результате которого сумма электрических дипольных моментов молекул ∑ диэлектрика становится отличной от нуля.

Вектор поляризации - векторная физическая величина, равная дипольному моменту единицы объёма

Диэлектрическая восприимчивость - физическая величина, мера способности вещества поляризоваться под действием электрического поля:

Билет 9.

Характеристики электрического поля в диэлектриках:

Физический смысл диэлектрической проницаемости среды: безразмерная физическая величина,

показывающая во сколько раз электростатическое поле внутри диэлектрика меньше, чем в вакууме.

| | = ; = = ∆

′ |∑ | = = ∆ = ∆ = ′∆

=1

Билет 10.

Характеристики электрического поля в диэлектриках:

Вектор электрической индукции: векторная величина, равная сумме вектора напряжённости

Теорема Гаусса для вектора электрической индукции:

Поток вектора электрической индукции через любую замкнутую поверхность равен алгебраической сумме свободных зарядов внутри данной поверхности.

∫ = ∑ − Теорема Гаусса для вектора электрической индукции

=1

Билет 11.

Диэлектрики в электрическом поле: Под действием электрического поля заряды в диэлектрике смещаются на расстояния порядка межатомных из положения равновесия – происходит поляризация диэлектрика – молекулы становятся электрическими диполями, ориентированными положительно заряженными концами по полю. Возникшие заряды называются индукционными, или связанными. Помимо них в диэлектрике могут быть свободные (сторонние) заряды - некомпенсированные макроскопические заряды.

Теорема Гаусса для диэлектрической среды:

Поток вектора напряжённости электрического поля равен алгебраической сумме свободных зарядов отнесённых к диэлектрической проницаемости среды и вакуума: ∫ 0 = 10 ∑=1

к = 0 − электроемкость плоского конденсатора

Билет 13.

Энергия взаимодействия системы неподвижных точечных зарядов: