Физика 3 семестр / новая папка / физика_шпоры

1)

Эл заряд – скал. физ величина, определ инт-сть эл взаимодействий. Не зависит от скор движ заряж тела.

Эл заряд дискретен, т.е. сущ миним величина эл заряда (элементарный заряд), а эл заряд любого тела может быть представлен как алгебр сумма целого числа элементарн зарядов. Элем положит заряд – это заряд протона, элем отриц заряд – это заряд электрона

1 кулон – это эл заряд, переносим через поперечн сеч проводника за 1 с при силе тока в проводнике, 1 ампер.

Кл, .

Сист тел или частиц наз электрич изолир-ной, если между ней и внешн телами нет обмена эл зарядами. Для эл изол-ной сист тел справедлив з-н сохр эл заряда: алгебр сумма эл зарядов частиц, образ эл изолир сист, не изменяется при любых процессах, происх в этой сист.

Эл-ски заряж мат точ-точечным эл заряд.

З-н Кулона -сила электростатич взаимодейст двух неподвижн точ эл зарядов, нах-ся в вакууме, прямо пропорц произведен этих зарядов, обратно пропорц квадрату расст между зарядами и направл вдоль соедин их прямой

, , (1.1)

Нм²Кл^–2,

где – электрич пост-ая:Кл²Н^–1м^–2.

2)

Электрич поле, созд-ое заряж телами, неподвижн относит инерц сист отсчета, наз электростатическим полем.

Напряж эл поля равна отнош силы, действ со стороны поля на неподвижн пробный эл заряд, помещ в рассматрив точку поля, к этому заряду:.

эл поле однородное, если во всех его точках векторы напряж одинаковы, т.е. совпадают по модулю и направл.

Сила, действ со стор эл поля на помещ в него произв точ заряд, равна

,

Элементарн сила со стор поля, действ на каждый точ заряд – элемент заряда Q – определится как , где – напряженность поля в точке расположения заряда .

Линейн плотн эл зарядов , .

– заряд малого участка заряженной линии длиной Поэтому полный заряд тела . Если заряд распредел по линии равномерно, то полн заряд тела .

Поверхностн плотн эл зарядов , .

– заряд малого участка заряж поверх-ти площадью . Полный заряд тела . При равномерно распред по поверх-ти заряде полн заряд тела .

Объемн плотн эл зарядов , .

– заряд мал элем заряж тела объемом Полный заряд . При равном распред по объему заряде полн заряд тела .

результир сила , действ на пробный заряд q в люб точке поля, равна геом сумме сил, действ на заряд q со стороны каждого из зарядов :

. .

принцип суперпозиц элх полей (принцип независ действ электрических полей): напряж-ть эл поля, созданного систем зарядов в люб точке простр-ва, равна вект сумме напряж-ти полей, созданных кажд зарядом в отдельности в этой точке.

4)

Эл поле точ заряда явл центр-ым, а поэтому потенциальным Определ работу поля, созд-го зарядом , по перемещ-ю точ заряда из точки 1 вт2 .Тогда.

Если заряды одноим, то поле соверш положит раб при их удален друг от друга и отриц при их сближ.

Работа сил электростатич поля по перемещ заряда не завис от формы траектор движ заряда, а определ положен нач и конеч точек траект. Кулоновские силы потенциальны. , а поэтому циркуляция напряж электростат поля по произв замкн контуру равна нулю: . Это усл явл необх и достат,чтобы электростат поле было потенц-ым. Тогда . .Разностью потенциалов между двумя точками электростат поля наз отнош работы сил поля по перемещ пробного электр заряда из одной точки в другую к величине этого заряда:. . Т.о., т.е. потенциал электростатического поля равен отношению потенциальной энергии пробного электрического заряда, помещенного в данную точку поля, к величине заряда. примем . Тогда . потенциал люб точ электрост поля численно равен раб, соверш силами поля при перемещ единичн положит заряда из этой точки в ту, где потенциал поля условно принят равным нулю.

Пр 1. Определим потенциал произв точки простр-ва, удаленной на расст r от точ заряда Q выберем точку, где . Пусть это бесконечно удаленная от заряда Q. Поскольку величина работы по переносу пробного заряда из исследуемой точки в бесконечность не завис от формы траектор движ, то рассм такое движ пробного заряда, при кот(т.е. по прямой). Тогда

.

Пр 2. Рассм электрост поле, созд-ое сист точеч зарядов . Тогда потенциал произв точки простр-ва можно определить как , где – вектор напряж-сти поля, найденный по принципу суперпозиции , . Потенциал поля сист точ зарядов равен алгебр сумме потенциалов полей, созданных кажд зарядом в отдельности. В этом состоит принцип суперпозиции потенциала электрост поля.

10)

Электроемкостью уединенного проводника наз физ величина, равная отнош заряда проводника к его потенциалу в поле этого заряда:.

Электр-ть проводника показ, какой заряд необх сообщ проводн для того, чтобы его потенциал принял заданное значение. Электр-ть не завис ни от величины заряда проводника, ни от значен его потенц, а завис только от размера и формы проводника, а также от диэлектр св-в среды, в кот он нах-ся..

При опред емкости провод опис выше спос важно, чтобы вблизи него не нах другие провод, т.е. чтобы был уединенным. Рассм, как измен емкость провод, если он будет нах рядом с незаряж провод. Допустим, что провод 1 обладает положит зар (рис. 3.8). Тогда в незаряж проводнике 2 произойдет разделение зарядов (элек-ская индукция) на отриц и полож , причем . Потенциал провод 1 определ по принц суперпозиц как сумма его потенц в трех полях: в поле собств заряда Q, в поле заряда и в поле заряда :

.

Заметим, что , а . Однако, поскольку отриц индуцир заряды располаг ближе к проводн 1, чем полож индуцир заряды , то . Поэт . В рез-те потенц заряж проводника уменьш, а емкость провод увелич.То, электр-ть проводн зав от налич в пр-ве вблизи него любого тела (проводника или диэлеткрика).

В случ, если заряж проводн располаг т о, что эл поле сущ только в пр-ве между ними, то они образ конденсатор. Сами проводн при этом наз обкладками конденс.. Плоск конденс созд сист двух бесконеч больш паралл пластин площ S, нах на малом расст d друг от друга (). Цилиндрич конденс образ двумя бескон длин коаксиальн цилиндрами (), а сферич – двумя концентрическими сферами. Если обкладки кажд из этих сист зарядить разноимен одинак по мод зарядами, то эл поле образ только в пр-ве между ними. Модуль заряда любой из обкладок наз зарядом конденсатора.

Электроемкостью конденсатора наз физ велич, равная отнош зар конденс к разности потенц, создаваем полем этого заряда между его обкладками:.

Так же, как и емкость проводника, электроемк конд не зав ни от велич зар конден, ни от разн потенц между его обклад, а зав только от размера и формы конден, а также от диэлектрич св-в среды между обклад конден. не завис от налич вблизи него др проводящ или диэлектр тел.

Опред алгеб сумму зар, охв поверхн гауссова цил.. .

. . .

11)

Рассм процесс зарядки уединен проводника. Чтобы его заряд достиг велич Q, будем сообщ проводн заряд порциями dq, перенося их из бесконечно удален точки 1 на пов-ть проводн в точку 2 Для передачи проводн нов порции заряда внеш силы должны соверш раб против сил электр поля : .Т.к. проводник уединен (т 1 бесконеч далека от провод), то . Потенц т 2 равен потенц проводн . Поэт . Если проводн передан заряд q, то его потенц . Полн раб внешнсил по зарядке проводн до знач заряда Q

.

Согл з-ну сохр эн, раб внеш сил по зарядке проводн увелич энер создав электр поля, т.е. проводн запасает определенную энергию:

. ,

где Q – заряд конденс после зарядки. Тогда энерг эл поля, создан конденс .

и .

Преобраз последн равен для случ плоск конденс: ,

где – объем конденсатора, т.е. объем части пространства, в котором создано электрическое поле.

Объемной плотностью энергии поля называется отношение энергии поля, заключ в малом объеме простр к этому объему:. Следов, энерг однород эл поля можно рассчит так: .

случай неоднородн поля: ,

Поскол напряж поля завис только от радиальн коорд, то она будет практич постоянна в пределах тонк сферич слоя с внутр рад r и толщ Объем этого слоя . Тогда .

Разместим на одном сердечнике две проводящие катушки (рис.6.1, а). Одну из них замкнем на гальванометр, а др будем подключ к ист тока при помощи ключа К. В мом замыкания (или разм) цепи ключом К гальванометр будет давать показания, т.е. в цепи 2 катушки будет возникать эл ток, первая катушка электрически влияет на вторую. Теперь катушка 1 постоянно подключена к ист, зн ток в ней неизменен. Однако в процессе смещения катушек друг относит др гальванометр дает показания, т.е. причиной появл тока в кат 2 явл измен магн поля, в кот она находилась.

Первая катушка заменяется пост магнитом. Результаты опыта при смещении магнита отн кат 2 аналогичны предыд.Причиной всех эл явл в кат 2 явл поведение магн поля, в кот она помещена.

Наблюд-ое явл Фар назвал электромагн индукц, т.е. явл-ем возник-ия ЭДС индукц (а также индукционного тока в замкн контуре) при любом изменен магнит потока через площадь, огранич контуром.

Направление индукционного тока в контуре таково, что своим магнитнполем он компенсирует изменен магнитн потока, вызвавшего его появление (правило Ленца).

1 способ (на основе закона сохранения энергии).

, т.е. ,

где – заряд, перенесенный источником за время . Поскольку , то

,

откуда сила тока в контуре

.

Поскольку, согласно закону Ома, числитель последнего выражения должен определять суммарную ЭДС в контуре, то, следовательно, второе слагаемое выражает ЭДС индукции, возникшую в нем:

.