Обязательные вопросы по физике

1. Напряженность электростатического поля

Силовой характеристикой поля, создаваемого зарядом q, является отношение силы, действующей на заряд, к величине этого заряда называемое напряженностью электростатического поля.

2. Напряженность поля точечного заряда

Обозначим: q - заряд, создающий поле,

q₀ - заряд, помещенный в поле (внешний заряд).

Закон Кулона: . Напряженность поля:.

Тогда напряженность поля точечного заряда: 

3. Линейная, поверхностная, объемная плотность заряда

4. Дипольный момент

Электрический дипольный момент — векторная физическая величина, характеризующая, наряду с суммарным зарядом, электрические свойства системы заряженных частиц в смысле создаваемого ею поля и действия на неё внешних полей.

Дипольный момент, электрический, величина, характеризующая электрические свойства системы заряженных частиц. Дипольный момент р электро-нейтральной системы, состоящей из n заряженных частиц, равен:

p = Σⁿ_i=1e_iv_i, где e_i—заряд i-той частицы, v_i; — её радиус-вектор

5. Теорема Гаусса для электростатического поля в вакууме

Теорема: Потоком вектора напряженности наз. величина Ф, равная произведению модуля вектора напряженности на площадь контура S, ограничивающую некоторую площадь, и на косинус угла между вектором напряженности и нормалью (перпендикуляром) к площадке.

Поток вектора напряженности электростатического поля через произвольную замкнутую поверхность равен алгебраической сумме зарядов, расположенных внутри этой поверхности, деленной на электрическую постоянную ε₀.

6. Циркуляция вектора напряженности электростатического поля

Циркуляцией вектора напряженности называется работа, которую совершают электрические силы при перемещении единичного положительного заряда по замкнутому пути L.

Так как работа сил электростатического поля по замкнутому контуру равна нулю (работа сил потенциального поля), следовательно циркуляция напряженности электростатического поля по замкнутому контуру равна нулю.

7. Потенциал электростатического поля

Потенциал электростатического поля — скалярная величина, равная отношению потен­циальной энергии заряда в поле к этому заряду:

- энергетическая характеристика поля в данной точке. Потенциал не зависит от величины заряда, помещенного в это поле.

Т.к. потенциальная энергия зависит от выбора системы координат, то и потенциал определяется с точностью до постоянной. За точку отсчета потенциала выбирают в зависимости от задачи: а) потенциал Земли, б) потенциал бесконечно удаленной точки поля, в) потенциал отрицательной пластины конденсатора.

Потенциал численно равен работе поля по перемещению единичного положительного заряда из данной точки электрического поля в бесконечность.

В СИ потенциал измеряется в вольтах.

8. Потенциал поля точечного заряда

9. Разность потенциалов

Напряжение — разность значений потенциала в начальной и конечной точках траектории.

Напряжение численнао равно работе электростатического поля при перемещении единичного положительного заряда вдоль силовых линий этого поля.

Разность потенциалов (напряжение) не зависит от выбора системы координат. Измеряется в вольтах.

10. Связь напряженности и потенциала

Напряженность равна градиенту потенциала (скорости изменения потенциала вдоль направления d)

А) Вектор напряженности направлен в сторону уменьшения потенциала.

Б) Электрическое поле существует, если существует разность потенциалов.

В) Единица напряженности:

11. Поле равномерно заряженной плоскости

Если заряд распределён по поверхности, удобно пользоваться понятием поверхностной плотности заряда. Выделим на плоской поверхности малый участок площадью ΔS; пусть его заряд Δq. Тогда поверхностная плотность заряда равна σ =Δq/ΔS. Если заряд распределён равномерно, то σ =q/S.

12. Поле двух параллельных равномерно заряженных плоскостей

Пусть плоскости заряжены равномерно разноименными зарядами с поверхностными плотностями +σ и −σ. Поле таких плоскостей найдем как суперпозицию полей, создаваемых каждой из плоскостей в отдельности.

На рисунке верхние стрелки соответствуют полю от положительно заряженной плоскости, нижние — от отрицательной плоскости. Слева и справа от плоскостей поля вычитаются (линии напряженности направлены навстречу друг другу), поэтому здесь напряженность поля E = 0

В области между плоскостями E₊ + E_- (E₊ и E_- определяются по формуле), поэтому результирующая напряженность:.

Таким образом, результирующая напряженность поля в области между плоскостями описывается этой формулой, а вне объема, ограниченного плоскостями, равна нулю.