1. Електричне поле. Напруженість електричного поля.

Електричне поле – це особливий вид матерії. Одна зі складових електромагнітного поля, що існує навколо тіл або частинок, що мають електричний заряд, а також у вільному вигляді при зміні магнітного поля, наприклад, в електромагнітних хвилях.

Напруженість (Вектор E) – силова характеристика електричного поля; фізично величина, яка дорівнює відношенню сили F, що діє на заряд q в електричному полі до величини цього заряду. (вектор)E=(вектор)F/q_пробне. Напрямок вектора E співпадає з напрямком вектора сили, що діє в даній точці на заряд.

[E]=1Н/1Кл=1В/1м

Якщо маємо систему зарядів, по напруженість поля дорівнює сумі векторів напруженостей створених у даній точці поля кожним із зарядів окремо . (вектор)E=E₁+E₂+E₃+...+E_n

Властивості електричного поля:

1. Існує навколо заряджених частинок.

2. Діє тільки на заряди

3. Ослаблюється з віддаленням від заряду.

2. Потенціал електричного поля. Різниця потенціалів. Напруга.

Потенціал електричного поля (φ) - енергетична характеристика електричного поля; скалярна величина, що дорівнює відношенню потенційної енергії заряду в полі до величиною цього заряду. φ=W/q_пробне. Якщо маємо систему зарядів, то потенціал поля системи дорівнює сумі потенціалів створеним кожним із зарядів окремо.

[φ]=1Дж/1Кл=1В. Електростатичний потенціал визначений із точністю до довільної сталої. На практиці найчастіше за початок відліку служать потенціал потенціал Землі.

Різниця потенціалів — характеристика електричного поля, різниця електростатичних потенціалів у двох точках простору. Різниця потенціалів дорівнює роботі, яку потрібно здійснити проти електростатичних сил для того, щоб перемістити одиничний заряд із однієї точки простору в іншу. Напруга на ділянці електричного кола дорівнює різниці потенціалів у тому випадку, якщо на ділянці немає джерел струму.

Напруга (U) на ділянці електричного кола — фізична величина, що визначається роботою, яка виконується сумарним полем електростатичних і сторонніх сил при переміщенні одиничного позитивного заряду на даній ділянці кола. Поняття напруги є узагальненим поняттям різниці потенціалів: напруга на кінцях ділянки кола дорівнює різниці потенціалів в тому випадку, якщо на цій ділянці не прикладена електрорушійна сила.

[U]=1В.

U=W/Q, де W - робота сторонніх сил по переміщенню заряду, Q- одиниця заряду

U=φ1-φ2, де φ1-φ2 - різниця потенціалів

Із закону Ома для неповного кола: U=I·R , де I-струм, R-опір провідника

Для вимірювання напруги використовуються прилади, які називаються вольтметрами

В Україні використовується змінний струм із напругою 220В.

3. Провідники і діелектрики. Речовина в електричному полі.

Провідник — матеріал, що проводить тепло або електрику (на противагу діелектрику). Для провідника характерні високі тепло- або електропровідність. Найчастіше провідник є речовиною, яка має багато вільних електронів (метали). Речовини типу кремнію і германію, електропровідність яких має проміжне значення у порівнянні з провідниками й діелектриками називаються напівпровідниками.

Напівпровідник — матеріал, електропровідність якого має проміжне значення між провідностями провідника та діелектрика і відрізняються від провідників сильною залежністю провідності від концентрації домішок, температури і різних видів випромінювання. Основною властивістю цих матеріалів є збільшення електричної провідності з ростом температури.

Метали – найкращі провідники електричного струму. Під час проходження електричного струму через металеві провідники їхня маса і хімічний склад не змінюються – атоми металу не переносять електричний струм. У металах це роблять вільні електрони.

Діелектрики — це матеріали, в яких заряди не можуть пересуватися з однієї частини в іншу. На практиці абсолютних діелектриків немає. Якщо заряд, що пройшов через певне тіло малий у порівнянні з зарядами, що пройшли через інше тіло в тому ж експерименті, то перше тіло можна вважати діелектриком.

Для характеристики електричних властивостей діелектриків уведено особливу величину, яку називають діелектричною проникністю. Це фізична стала, яка показує у скільки разів модуль напруженості електричного поля (вектор)E_вн всередині діелектрика менший від модуля напруженості (вектор)E₀ у вакуумі: ε=E₀/E_вн.

Диполь - сукупність двох рівних по абсолютній величині різнойменних точкових зарядів, що знаходяться на деякій відстані один від одного. Основною характеристикою електричного диполя є його дипольний момент — вектор, направлений від негативного заряду до позитивного і чисельно рівний твору заряду е на відстань l між зарядами: р=el . Дипольний момент визначає електричне поле диполя на великій відстані R від диполя, а також дія на диполя зовнішнього електричного поля.

Креслення диполя: