Заняття № 25 ____________2010р.

Тема: Електричні заряди. Закон збереження заряду. Взаємодія зарядів. Закон Кулона. Діелектрична проникність середовища. Лінійна, поверхнева та об’ємна густина заряду Електричне поле. Напруженість. Лінії напруженості. Принцип суперпозиції електричних полів. Провідники та діелектрики в електричному полі.

Основні положення та означення.

1.За багато століть до нової ери було помічено, що бурштин (янтар), потертий об

вовну (або хутро) притягує легкі предмети. Цей ефект назвали електричним (від грец. «elektron» — бурштин).

2.Усі тіла в природі складаються з молекул. Молекули складаються із атомів. Атоми складаються із дрібніших частинок – протонів,нейтронів та електронів , які умовно назвали елементарними. Протони та нейтрони знаходяться в ядрі атома. Електрони рухаються навколо ядра.

3. Елементарні частинки взаємодіють між собою.

4. Експериментально доведено, що протони, які знаходяться за межами ядра, відштовхуються між собою; електрони – відштовхуються між собою, а протон і електрон притягуються між собою. Таку взаємодію назвали електромагнітною.

5. Тому протонам та електронам окрім маси надали ще одну характеристику - електричний заряд. Електричний заряд - є фізичною величиною, яка визначає інтенсивність електромагнітної взаємодії.

(Електричний заряд позначають літерою – q, одиниця вимірювання – Кл (Кулон)

6.Електричні заряди протона та електрона називають елементарними. (позначають літерою – е, одиниця вимірювання – Кл (Кулон).

7.По характеру взаємодії ( протягування та відштовхування)електричні заряди поділили на дві групи, які умовно назвали - позитивними та негативними. Історично склалось так, що електричний заряд протона назвали позитивним, а електричний заряд електрона - негативним.

8. Електричні заряди елементарних частинок (елементарні заряди) відповідно рівні: протона е = + 1,6 ∙ 10^-19Кл, або просто е =1,6 ∙ 10^-19Кл ; електрона е = - 1,6 ∙ 10^-19Кл

9. За звичайних умов атоми не проявляють жодних електричних властивостей. Такий атом називають нейтральним . В нейтральному атомі кількість протонів рівна кількості електронів і відповідно кількість позитивного заряду рівна кількості негативного заряду.

10. За звичайних умов усі тіла є нейтральними тобто сумарна кількість протонів рівна сумарній кількості електронів і відповідно кількість позитивного заряду рівна кількості негативного заряду

11. Надати тілу електричний заряд (наелектризувати) означає накопичити на ньому додаткову ( надлишкову) кількість протонів або електронів.

+ + + + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

12. Довільний електричний заряд тіла q кратний елементарному заряду е . Це твердження називають дискретністю, або кажуть, що електричний заряд кантується.

13. Закон збереження електричного заряду: Алгебраїчна сума електричних зарядів в ізольованій системі є величиною сталою.

14. Прилади для з'ясування наелектризованості тіла

- Електроскоп (від грец. «skopein» — бачити) — для виявлення і порівняння зарядів.

- Електрометр — для вимірювання зарядів.

15. Незалежно від того чи притягуються заряди чи відштовхуються їх взаємодію описують законом Кулона, відкритим експериментально у 1785р : Сила взаємодії між двома точковими зарядами прямо пропорційна добутку модулів цих зарядів і обернено пропорційна квадрату відстані між ними і напрямлена по прямій яка з’єднує ці заряди: або

r

d₁ d₂

q₁ q₂

Точковими називають електричні заряди, що знаходяться на тілах, розміри яких набагато менші за відстань між цими тілами, тобто .

- електрична стала: ; k – коефіцієнт пропорційності:

16. Сила взаємодії між зарядами залежить від середовища в якому вони взаємодіють. Найкраща взаємодія у вакуумі, а у довільному середовищі є гіршою. Фізична величину, яка показує у скільки разів сила взаємодії між зарядами у вакуумі більша за силу взаємодії цих зарядів у середовищі називають діелектричною проникністю середовища . - безрозмірна величина.

Діелектрична проникність середовища:

1. Повітря, вакуум 1 ; 7. Гас 2

2. Парафін 2 ; 8. Масло трансформаторне 2,2

3. Ебоніт 2,6 ; 9. Скло 5,5……..10

4. Кварц 2,7 ; 10. Вода 81

5. Восковий папір 3,7 ;

6. Слюда, фарфор 6 ;

17. В залежності від форми та об’єму тіл на яких накопичується заряд розрізняють три види густини електричного заряду:

, q

S q V q

Лінійна густина заряду Поверхнева густина заряду Об’ємна густина заряду

; ; ;

18. Електростатичне поле — особливий вид матерії, що оточує заряджені тіла і передає дії зарядів один на одного. Властивості електричного поля:

1. Матеріальне, існує незалежно від нас і наших знань про нього. 2. Створюється електричними зарядами.

3. Виявляється за дією на нерухомі заряди. 4. Послаблюється з відстанню.

19. Електричне поле досліджують за допомогою «пробного заряду» q₀ — точкового позитивного заряду, достатньо малого за величиною, щоб не спотворити поле, в яке він внесений (легенька заряджена кулька на шовковій нитці).

20. Електричне поле зображують за допомогою ліній напруженості. Напруженість електричного поля – фізична величина яка показує силу з якою електричне поле діє на одиничний пробний заряд вміщений в дану точку поля і визначається відношенням сили до величини цього заряду.

або q r

( позначається літерою - Е , одиниця вимірювання – вольт поділено на метр )

Напруженість електричного поля — силова характеристика поля.