Основы электродинамики (уч.10кл.Стр.347 )

Электродинамика изучает электромагнитное взаимодействие заряженных частиц.

Электродинамика – это наука о свойствах и закономерностях поведения особого вида материи – электромагнитного поля, осуществляющего взаимодействие между электрически заряженными телами или частицами.

Электростатика – раздел электродинамики, изучающий взаимодействие неподвижных (статических) электрических зарядов.

Среди четырех типов взаимодействий, открытых наукой, - гравитационных, электромагнитных, сильных (ядерных) и слабых – именно электромагнитные взаимодействия занимают первое место по широте и разнообразию проявлений.

Электростатика основные положения (уч.10кл.Стр.376-377, 406-407)

Электрический заряд – физическая величина, определяющая силу электромагнитного взаимодействия.

Существует два вида электрического заряда – положительный и отрицательный.

Минимальным положительным зарядом обладает протон.

Минимальным отрицательным – электрон.

Электрический заряд дискретен: суммарный положительный заряд тела кратен заряду протона, суммарный отрицательный – заряду электрона.

Суммарный заряд электронейтральных тел равен нулю.

Заряды одинакового знака отталкиваются.

Заряды противоположных знаков притягиваются.

Закон сохранения заряда:

в электрически изолированной системе алгебраическая сумма зарядов остается постоянной.

Сила электростатического взаимодействия двух точечных зарядов в вакууме определяется законом Кулона.

F₁₂ = k

k = = 9*10⁹ Нм²/Кл²

₀ = 8,85*10^-12 Кл²/(Нм²) – электрическая постоянная

Система статических зарядов не может быть устойчивой.

Взаимодействие между зарядами передается электромагнитным полем, источником которого являются заряды.

Электромагнитное поля распространяется в пространстве со скоростью света.

Электрическое поле в данной точке характеризуется напряженностью поля.

Напряженность поля – векторная физическая величина, равная отношению силу Кулона, действующей на пробный положительный заряд в данной точке, к величине этого заряда

(Н/Кл)

Напряженность электростатического поля точечного положительного заряда на расстоянии r от него:

E = k

Сила, действующая на точечный положительный заряд, помещенный в электростатическое поле напряженность Е

Линии напряженности электростатического поля – линии, касательные к которым в каждой точке поля совпадают по направлению с вектором напряженности электростатического поля.

Напряженность электростатического поля пропорциональна степени сгущения силовых линий.

Принцип суперпозиции электростатических полей:

напряженность поля системы зарядов равна геометрической (векторной) сумме напряженностей полей, созданных каждым зарядом в отдельности

Внутри заряженной сферы напряженность электростатического поля равна нулю.

Вне заряженной сферы напряженность электростатического поля совпадает с напряженностью поля точечного заряда, равного заряду сферы и помещенного в ее центр.

Напряженность поля бесконечной заряженной плоскости зависит от поверхностной плотности заряда и не зависит от расстоянии до плоскости

E = (для вакуума)

Электростатическое поле – потенциально

Работа сил электростатического поля по перемещению заряженной частицы из одной точки в другую не зависит от формы траектории.

Точечный заряд +q, находящийся на расстоянии r от неподвижного точечного заряда +Q, обладает потенциальной энергией

W_+q =

Потенциал электростатического поля в данной точке – физическая величина, равная отношению потенциальной энергии пробного заряда в этой точке к величине его заряда.

φ =

1 В = 1 Дж/Кл

Потенциал электростатического поля точечного заряда

φ =

Потенциальная энергия заряда в точке с потенциалом φ

W_q = qφ

Эквипотенциальная поверхность – поверхность, во всех точках которой потенциал одинаков

Линии напряженности электростатического поля перпендикулярны эквипотенциальным поверхностям и направлены от большего потенциала к меньшему.

Работа силы электростатического поля равна произведению величины перемещаемого заряда на разность потенциалов в начальной и конечной точках

A_q = qU

Разность потенциалов в однородном поле между двумя точками, находящимися на расстоянии d друг от друга, вдоль линии напряженности Е

U = Ed

Проводник – вещество, в котором свободные заряды могут перемещаться по всему объему

Диэлектрик – вещество, содержащее только связанные заряды, которые не могут независимо друг от друга перемещаться под действием электрического поля.

Полупроводник – вещество, в котором количество свободных зарядов зависит от внешних условий (температуры, электрического поля)

Относительная диэлектрическая проницаемость среды  – число, показывающее во сколько раз напряженность электростатического поля в однородном диэлектрике меньше соответствующей напряженности в вакууме.

Электроемкость уединенного проводника – физическая величина, равная отношению заряда проводника к его потенциалу

C =

Единица измерения – Ф (фарада)

1 Ф = 1 Кл/В

Электроемкость конденсатора – физическая величина, равная отношению заряда одного из проводников к разности потенциалов между этим проводником и соседним

C =

Электроемкость плоского конденсатора с диэлектриком

C =

S – площадь пластин

d – расстояние между пластинами

 - относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрика

Энергия, запасенная в электростатическом поле конденсатора

W = =

Объемная плотность энергии пропорциональна квадрату напряженности поля.

 =