Билет № 10

Работа по перемещению заряда в электрическом поле (без вывода) Разность потенциалов. Напряжение.

Работа А при перемещении положительного заряда q_o в однородном поле с напряженностью Е между точками 1 и 2 равна А = -F(x₂ - x₁) = -q₀E(x₂ - x₁), где x₁ и х₂ — координаты точек 1 и 2 по оси Ох. Знак минус показывает, что направления силы F = q_oE и перемещения вдоль оси Ох противоположны друг другу.

Работа А при перемещении точеч­ного заряда до между точками В и С в электростатическом поле, создан­ном точечным зарядом q: А=qq/4πεε₀ *(1/r₁ – 1/r₂), где r₁ и r₂ — расстояния точек В и С от заряда q, ε₀ — электрическая постоянная, ε— относительная ди­электрическая проницаемость среды. Данная формула приведена без вы­вода.

Таким образом, независимо от формы траектории работа электростатического поля по перемещению заряда равна изменению потенциальной энергии заряда, взятому с противоположным знаком: А = qE (d₂ – d₁)= -ΔW.

Потенциалом электрического поля в данной точке называется скалярная величина, равная отношению потенци­альной энергии W единичного заряда q в данной точке пространства: φ = W/q₀.

Потенциал измеряется в Вольтах.

Разность потенциалов в начальной (1) и конечной (2) точ­ках пути равна отношению работы, которую совершают силы электростатического поля при перемещении положительного заряда q₀ между этими точками, к этому заряду φ₁ – φ₂ = А /q_0.

Потенциал электрического поля точечного заряда q в точке, удаленной на расстояние r от заряда (при условии., что φ→0 при r →∞), φ =q/4πεε₀ r Единица потенциала — вольт, [φ] = 1 В = 1 Дж/1 Кл.

Разность потенциалов называют еще электрическим напряжением и обозначают буквой U.

Потенциал электростатического поля шара с радиусом R и зарядом q, равномерно распределенным по его поверхности, совпадает вне шара с потенциалом поля точечного заряда, помещенного в центре шара. Внутри шара имеется постоянный потенциал поля, φ =q/4πεε₀R, хотя напряженность поля внутри шара

равна нулю.

Билет № 11 Магнитное поле тока. Индукция магнитного поля. Силы Ампера и сила Лоренца(без вывода).

Опыты показывают, что между двумя параллельно рас­положенными бесконечно длинными проводниками, по кото­рым протекают постоянные токи, возникает сила взаимодей­ствия. Проводники с одинаково направленными, токами при­тягиваются, с противоположно направленными токами — от­талкиваются. Притяжение или отталкивание электрически нейтральных проводников при прохождении по ним электрического тока назы­вают магнитным взаимодействием токов. Так как ток — это упорядоченное движение электрических зарядов, то магнитное взаимодействие токов — это взаимодействие упорядоченно дви­жущихся электрических зарядов. Магнитное взаимодействие дви­жущихся зарядов объясняется тем, что всякий движущийся заряд создает в окружающем пространстве магнитное поле, способное действовать на другие движущиеся заряды.

Основные свойства магнитного поля:

1. оно материально, т. е. является одной из форм существо­вания материи;

2. порождается движущимися зарядами (токами);

3. действует на движущиеся заряды;

4. обнаруживается по действию на проводники с током или на постоянные магниты.

Для силовой характеристики магнитного поля вводится век­тор индукции магнитного поля В (индукция поля).

За направление вектора магнитной индукции в данной точке пространства принимается направление, указываемое север­ным полюсом свободной магнитной стрелки.

В СИ единицей магнитной индукции является тесла (1 Тл): 1Тл — индукция такого однородного магнитного поля, в ко­тором на 1 м длины прямого проводника, перпендикулярного вектору В, с током в 1 А действует сила в 1 Н.

Наименование «тесла» присвоено единице магнитной индук­ции в честь югославского изобретателя в области электро-и радиотехники Николы Тесла..

Н а рисунках принято обозначать направление вектора маг­нитной индукции, перпендикулярного плоскости рисунка, специальными символами.Символ означает, что линии В входят в плоскость рисунка (как оперение улетающей от Вас стрелы), символ ^. — выходят из нее (как наконечник стрелы, летящей к Вам).

Графически магнитные поля изображаются с помощью спе­циальных линий. Поскольку силовой характеристикой поля яв­ляется вектор магнитной индукции, то эти линии называются линиями магнитной индукции.

Для определения направления вектора индукции магнитного поля прямого тока используют правило буравчика:

направление вектора магнитной индукции совпадает с направлением вращения рукоятки буравчика (правого винта), если движение острия буравчика совпадает с на­правлением тока в проводнике.

Правило буравчика можно также использовать для определения направления вектора магнитной ин­дукции в центре кругового проводника с током: направление вектора магнитной индукции совпадает с направлением движения острия буравчика, если вращение рукоятки буравчика совпадает с направлением тока в проводнике.

Сила действующая со стороны магнитного поля на проводник с током называется силой Ампера.

Сила Ампера:

пропорциональна длине проводника (F~ l);

пропорциональна модулю индукции магнитного поля (F~B);

пропорциональна силе тока в проводнике (F~ I);

зависит от ориентации проводника в магнитном поле, т. е. от угла α,образованного проводником и вектором В.

Закон Ампера (сила Ампера) выражается формулой: F_A = IBlsin a.

Для определения направления силы Ампера используют правило левой руки:

Сила Лоренца:

|Силу, с которой магнитное поле действует на движущийся заряд, в 1895 г. исследовал голландский физик Хендрик Антон Лоренц. Он установил следующую зависимость:

F_л = qυB sin α

где F_л — сила Лоренца, q — заряд частицы, υ — скорость ее движения, В — модуль вектора индукции магнитного поля, α —угол между векторами В и υ. Направление силы Лоренца определяется по правилу левой руки

Билет № 12