- •4.Связь напряженности с потенциалом Эл.П.
- •2. Напряженность Эл.П. Принцип суперпозиции.
- •3.Работа электростатического поля. Потенциал.
- •60 Применение теоремы Гаусса к расчету электростатических полей
- •13.Энергия электрических зарядов заряженных проводников и конденсаторов.
- •7 Статическое поле в веществе. Электрический диполь. Поляризованные заряды. Поляризованность
- •20. Закон Ома в классической электронной теории
- •21. Сила Ампера. Вектор магнитной индукции
- •22. Закон Био-Савара-Лапласа
- •23. Магнитное поле прямолинейного проводника с током.
- •24. Определение единицы силы тока-Ампера
- •26.Закон полного тока
- •27. Магнитное поле Тороида и длинного соленоида
- •29. Эффект Холла. Мгд генератор (магнитогидродинамический)
- •28. Сила Лоренца
- •30. Магнитный поток. Теорема Остроградского-Гаусса.
- •31.Контур и виток с током в магнитном поле.
- •65. Пьезоэлектрический и пироэлектрический эффекты.
- •32. Явление электромагнитной индукции. Правило Ленца.
- •33 Фарадеевская и Максвеловская трактовка явления электромагнитной индукции
- •34° Самоиндукция. Индуктивность. Коэффициент взаимной индукции.
- •35° Магнитная энергия тока. Плотность магнитной энергии.
- •Вопрос 36. Магнитное поле в веществе. Намагниченность.
- •Вопрос 38. Типы магнетиков. Диа- и парамагнетики.
- •39. Феромагнетики. Доменная структура. Техническая кривая намагниченности.
- •40. Ток смещения. С-ма ур-ий электродинамики Максвела в интегр. Форме.
- •42. Скорость распространения электромагнитных возмущений. Волновое уравнение.
- •47 Дифракция света
- •49)Дифр.Френеля на угол отверстия.
- •51. Дифракционная решётка.
- •53. Дифракция на пространственной решетке. Формула Вульфа-Брэгга.
- •54. Излучение Вавилова-Черенкова.
- •55. Дисперсия света в области нормальной и аномальной дисперсии.
- •56.Поглащение и рассеивание света
- •57.Поляризация света.Естественная поляризация.Поляр-я при отражении
- •58.Двойное лучепреломление
- •59° Поляроиды и поляризационные призмы.
- •60 Поляризация света. З-н Малюса .
- •61.Искусственная оптическая оспизотропия. Эффект Керра.
- •62.Контактная разность потенциалов. Законы Вольта.
- •63.Явление термоэлектр. Эффект Зеебека.
- •64.Эффекты Пельтье и Томсона.
1.Электро заряд. Дискретность заряда. Закон Кулона.
Из опытов следует, что тела, например при трении, способны наэлектризовываться, т.е. приобретать Эл/з. Эл/з проявляется во взаимодействии зар. тел. Сущ. два вида Эл/з, условно называемые «+» и «-».
Из опытов следует ,что Эл/з дискретен, т.е. квантуется . Эл/з q заряженного тела =Nе, N=0,1,2,3… е- элементарный зар. е=1,6*10ˉ¹⁹Кл. Носителем «-» Элем/з явл. электрон , «+» зар. ядро атома водорода, протон или позитрон.
В современной физике вводятся частицы с дробным зарядом ± ± - кварки, они в свободном состоянии не наблюдаются.
Единицей измерения Эл/з в СИ Кулон (К л). он определяется из силы тока ⇒ q=It 1Кл=1А*1с
Кулон –зар. проходящий через поперечное сечение проводника за 1с при силе тока в проводнике 1А.
Эл/з аддитивен, т.е. зар. системы тел = сумме отдельных тел системы.
З. сохранения эл/з ⇒ из опыта, суммарный зар. элем. Изометрической системы сохраняется.
const
Система электрически изолированная, если через ее систему не проходят зар. тела.
Электростатика изучает Законы(З.) взаимодействия неподвижных зар. Основной З. электростатики – З.Кулона (1785):
- сила взаимодействия между зар. , зар. точечные и неподвижные, прямо пропорциональна квадрату расстояния между зар.
Сила направленная по прямой , соединяющих зар. так, что одноименные зар. отталкиваются, а разноименные притягиваются. Зар. точечный , если размеры зар. тел малы по сравнению с расстоянием между ними.
к- коэффициент пропорциональности
к=9*
- электрическая постоянная
=8,85*
З. Кулона записан для вакуума. З. Кулона с диэлектрической проницаемостью = в среде
=1,0006
Диэлектрическая проницаемость показывает во сколько раз сила взаимодействия зарю в среде меньше, чем в вакууме.
З.Кулона в векторном виде:
4.Связь напряженности с потенциалом Эл.П.
Пусть зар. q перемещается вдоль силовой линии оси Х из точки 1в точку 2.
работа сил поля dA=qU=q)=-qd
С другой стороны работа сил поля
Приравнивая выражения для работы получаем:
Аналогично имеем выражение для других компонентов Е:
, где i , j , k – орты(единичные векторы)
Его можно переписать в виде оператора Набла
выражение для Е можно написать следующим образом
имеет следующее определение:
- напряженность Эл.п. в данной точке = градиенту потенциала взятым в этой точке с обратным знаком, здесь «-» означает, что направлена в сторону убывания потенциала.
(в однородном поле)
Напряженность поля = скорости убывания потенциала по заданному направлению х. Для однородного Эл.п.
, где U-разность потенциалов, d – расстояние.
Для Эл.п. достаточно знать одну функцию
2. Напряженность Эл.П. Принцип суперпозиции.
Взаимодействие между покоящимися зар. осуществляется посредством Эл.п. (электростатического поля) . понятие Эл.п. ввел Фарадей.
Неподвижный Эл.зар. изменяет свойство пространства и создает Эл.п. Оно проявляется по действию на пробный зар. Отношение силы действующей со стороны поля на пробный зар. не зависит от величины этого зар. и может характеризовать само Эл.п. , тогда приходим к характеристике поля – напряженности :
Эл.п. эсть векторная силовая характеристика поля = отношению силы, действующей на зар. со стороны поля,к зар. , т.е.:
q≷0
Напряженность поля численно = силе, действующей на единичный «+» зар. , когдаq=+1. Единицы измерения напряжения или, если.
Найдем напряжение поля точечного зар. q , находящейся в точке. Хар. вектором в среде, по З.Кулона можем записать
- созд. точечный зар.
Если известна Е , то сила со стороны поля действующая на зар. q =:
Сила F, действующая на пробный зар. q в данной точке поля, = векторной сумме сил каждого зар. в отдельности, т.е.:
, помножим на
…т.е. - принцип суперпозиции .
Напряженность Эл.п. системы зар. = векторной сумме напряженностей полей, создаваемых каждым зар. в отдельности.
Если непрерывно распределенный зар. т.е.
Эл.п. графически изображается с помощью линий напряженности Е, силовых линий, линий Е, метод предложил Фарадей.
Линии напряженности это кривые, касательный к которым в каждой точке совпадают с направлением вектора напряженности в данной точке.
Линии напряженности начинаются на «+» зар. и заканчиваются на «-» или уходят в . Густота силовых линий ,т.е. число линий на ед. площади поверхности перпендикулярной к линиям. Она выбирается так, что количество линий пронизывающих ед. площади поверхности равно или пропорционально
По силовым линиям можно судить о величине и направлении вектора в разных точках пространства. Рассмотрим примеры силовых линий:
Эл.п. называется однородным , если const, такое поле реализуется в конденсаторе.
3.Работа электростатического поля. Потенциал.
Пусть пробный зар. q* передвигается в Эл.п. . неподвижный зар. q на расстоянии dr и среда характеризующаяся диэлектрической проницаемостью , тогда на зар.q* со стороны поля с напряженностью Е действует переменная сила . элементарная работаdA этой силы = скалярному произведению :
q*
поля от зар. q =Место для формулы.
подставим Е в dA
⇒
Пусть зар. перемещается из точки 1 в точку 2, тогда работа поля очевидно равна
При любом выборе точек 1 и 2 работа не зависит от путей , точнее от формы траектории, а зависит от начального и конечного положения зар.q* .силовое поле такого рода называется потенциальным.
Эл.п. неподвижного зар. потенциально( безвихривое ). Электростатические силы консервативны. Если q* перемещается по замкнутому контуру, то , тогда
Поле потенциально, если работа сил поля по замкнутой траектории =0.
Работа сил Эл.п. dA совершается за счет убыли его потенциальной энергии dW т.е.:
dA=-dW , тгда имеем
проинтегрируем последнее выражение:
Const интегрирования =0, т.к. при интегрировании r→считается , чтоW=0
Рассмотрим точку q Потенциал поля точки q на расстоянии r от зар. будет считаться равным:
С учетом такого обозначения имеем:
Потенциал есть скалярная энергетическая характеристика Эл.п. , численно = потенциальной энергии единичного «+» зар. в данной точке поля:=W при =+1
Потенциал поля численно = отношению потенциальной энергии зар. данной точки поля к зар.(здесь знак зар. учитывается).
Работу сил Эл.п. выразить через разность потенциалов:
, где
Работа сил Эл.п. при перемещении зар. численно = произведению величине этого зар. на разность потенциалов в начальной и конечной точке поля. Пусть точка 2 лежит в бесконечности, тогда можем написать:
Потенциал Эл.п. численно = работе сил поля при перемещении ед. «+» зар. из данной точки поля вк зар.
Другая характеристика: Разность потенциалов(или напряжение).
, тогда *U U=
- потенциал между точками 1и 2 измеряется работой совершенной силами поля при перемещении единичного «+» зар. из точки 1 в 2 по любому пути.
В системе СИ потенциал и «-» потенциалов измеряется в вольтах(В).
Потенциал точки поля =1В, если зар. в 1Кл имеет место в этой точке потенциальную энергию в 1Дж.
Для потенциала справедлив принцип суперпозиции: потенциал поля системы точечных зар. = алгебраической сумме потенциалов создаваемых отдельными зар.
Эквипотенциальная поверхность - пов. одинакового, разного потенциала, на которой , линии напряженности Е ортогональны (в частности перпендикулярны) к эквипотенциальной пов.