- •Тема 1. Електричне поле 7
- •1.1. Фізика і її зв’язок з іншими науками і технікою.
- •Тема 2. Постійний струм 27
- •Тема 3. Магнітне поле. Електромагнітна індукція 53
- •3.4. Електромагнітна індукція. Закон електромагнітної
- •Тема 4. Електромагнітні коливання і хвилі 72
- •4.4. Коло змінного струму з опором, індуктивністю і
- •4.5. Передача і перетворенняя змінного струму.
- •1.1. Фізика і її зв’язок з іншими
- •Основні поняття теорії фізики
- •1.1.3. Фізичні величини та їх вимірювання
- •1.1.4. Фізичні поняття, закони і теорії
- •1.1.5. Зв'язок фізики з іншими науками і технікою
- •1.2.2. Заряд і поле. Поле як вид матерії
- •1.2.3. Взаємодія заряджених тіл. Закон кулона
- •1.2.4. Напруженість електричного поля
- •1.2.5. Графічне відображення електричного поля
- •1.3.2. Теорема остроградського - гаусса
- •1.3.3. Застосування теореми остроградського - гаусса
- •2. Напруженість електричного поля рівномірно зарядженої сферичної поверхні.
- •1.4.2. Потенціал електричного поля. Різниця потенціалів (напруга). Еквіпотенціальні поверхні
- •1.4.3. Різниця потенціалів (напруга). Еквіпотенціальні поверхні
- •1.5.2. Діелектрики в електричному полі. Поляризація діелектриків
- •1.5.3. Особливості деяких діелектриків
- •1.6. Електроємнсь. Конденсатори. З'єднання конденсаторів
- •1.6.1. Електроємність провідника
- •1.6.2. Конденсатори та їх застосування
- •1.6.3. З’єднання конденсаторів
- •Тема 2. Постійний струм
- •2.1. Постійний струм. Опір. Закон ома
- •2.1.1. Електричний струм. Основні характеристики електричного струму
- •2.1.2. Закон ома для ділянки кола. Опір
- •2.1.3. Сторонні сили. Джерело електричного струму
- •2.1.4. Закон ом а для будь-якої ділянки і для повного кола
- •2.2. Правила кірхгофа
- •2.2.1. Розгалуження струму. Правила кірхгофа
- •2.2.2. Вимірювання сили струму. Розширення меж вимірювання амперметра.
- •2.2.3. Вимірювання напруги. Розширення меж вимірювання вольтметра.
- •2.3. Робота і потужність струму. Закон джоуля-ленца
- •2.3.1. Робота постійного електричного струму
- •2.3.2. Потужність постійного електричного струму
- •2.3.3. Теплова дія електричного струму. Закон джоуля - ленца
- •2.4. Електропровідність твердих тіл
- •2.4.1. Електричний струм в металах
- •2.4.2. Залежність опору металів від температури. Надпровдність
- •2.4.3. Поняття про квантову теорію провідності твердих тіл
- •2.5. Електричний струм в напівпровідниках
- •2.5.1. Будова й електричні властивості напівпровідників
- •2.5.2. Власна й домішкова провідність напівпровідників
- •2.5.3. Електронно-дірковий перехід
- •2.6. Термоелектричні і контактні явища
- •2.6.1. Робота виходу
- •2.6.2. Контактна різниця потенціалів. Закони вольта
- •2.6.3. Термоелектричні явища
- •2.7. Електричний струм в рідинах і газах
- •2.7.1. Електричний струм в рідинах
- •2.7.2. Електричний струм в газах
- •2.7.3. Поняття про плазму
- •2.7.4. Термоелектронна емісія
- •Тема 3. Магнітне поле. Електромагнітна індукція
- •3.1. Магнітне поле і його характеристики. Закон ампера
- •3.1.1. Магнітне поле і його характеристики
- •3.1.2. Дія магнітного поля на електричний струм. Сила ампера
- •3.1.3. Магнітне поле постійного електричного струму. Закон біо - савара - лапласа
- •3.1.4. Взаємодія двох прямих струмів
- •3.2. Дія електричного і магнітного полів на рухомий заряд
- •3.2.1. Дія магнітного поля на рухому заряджену частинку. Сила лоренца
- •3.2.2. Рух електрона в однорідному магнітному полі
- •3.2.3. Еффект холла
- •4.3. Магнітні властивості речовин
- •3.3.1. Магнетики 1 їх намагнічування
- •3.3.2. Магнітне поле в магнетиках. Діамагнетики і парамагнетики
- •3.3.3. Феромагнетики та їх властивості
- •3.3.4. Магнітні матеріали I їх застосування
- •3.4. Електромагнітна індукція. Закон електромагнітної індукції
- •3.4.1. Потік магнітної індукції (магнітний потік)
- •3.4.2. Електромагнітна індукція. Досліди фарадея
- •3.4.3. Закон ленца
- •3.4.4. Основний закон електромагнітної індукції
- •3.5. Самоіндукція. Взаємна індукція. Енергія магнітного поля струму
- •3.5.1. Явище самоіндукції. Індуктивність контуру
- •3.5.2. Явище взаємної індукції
- •3.5.3. Енергія магнітного поля струму.
- •Тема 4. Електромагнітні коливання і хвилі
- •4.1. Вільні електромагнітні коливання
- •4.1.1. Коливальний контур. Власні електричні коливання
- •4.1.2. Затухаючі електричні коливання
- •4.2. Вимушені електромагніні коливання.
- •4.2.1. Вимушені електромагніні коливання
- •4.2.2. Автоколивання
- •4.2.3. Енератор незатухаючих коливань
- •4.3. Змінний струм, його характеристики і добування
- •4.3.1. Змінний електричний струм. Добування змінного струму
- •4.3.2. Діючі значення сили змінного струму і напруги
- •4.3.3. Зсув фаз між струмом 1 напругою
- •4.4. Коло змінного струму з опором, індуктивністю і ємністю. Резонанс
- •4.4.1. Коло змінного струму з опором, індуктивністю і ємністю. Резонанс
- •4.4.2. Електричний резонанс
- •4.4.3. Робота і потужність змінного струму
- •4.5. Передача і перетворенняя змінного струму. Трансформатор. Електричні станції
- •4.5.1. Передача змінного струму
- •4.5.2. Перетворення змінного струму. Трансформатор
- •4.5.3. Електричні станції
- •4.6. Електромагнітні хвилі (частина 1)
- •4.6.1. Досліди г. Герца
- •4.6.2. Винайдення радіо
- •4.6.3. Принципи радіозвязку
- •4.7. Електромагнітні хвилі (частина 2)
- •4.7.1. Інфрачервоне та ультрафіолетове випромінювання
- •4.7.2. Рентгенівське випромінювання
- •4.7.3. Шкала електромагнітних хвиль
- •Про автора
- •18000, М. Черкаси, вул. Смілянська, 2
1.2.2. Заряд і поле. Поле як вид матерії
Матерія існує у вигляді речовини і поля. Електричне поле як вид матерії проявляється у силовій дії на заряджені частинки речовини і тіла; воно зумовлює електризацію і поляризацію тіл, їх деформацію - явище електрострикції; воно може перетворюватися у магнітне поле, йому властива певна енергія тощо.
Що ж до електричних зарядів, то вони відображають тільки властивості частинок речовини, що проявляються у взаємозв'язках і взаємодіях речовини і поля. Точніше, електричний заряд - властивість частинок речовини або тіл, що характеризує їх взаємозв’язок з власним електромагнітним полем і їх взаємодію із зовнішнім електромагнітним полем. Електричний заряд кількісно визначається за силовою взаємодією заряджених частинок і полів. Отже, під електричним зарядом розуміють властивість частинок речовини і фізичну величину, що кількісно характеризує цю властивість. Тому кажуть, що заряд електрона дорівнює -1,6 10-19 Кл. До речі, це одна із найменших порцій електричного заряду частинок, відомих у фізиці - її називають елементарним зарядом.
Оскільки кожне тіло складається з цілком певної кількості елементарних частинок, остільки й заряд будь-якого тіла складається з цілого числа елементарних зарядів е, тобто
q = en, де n - ціле число.
1.2.3. Взаємодія заряджених тіл. Закон кулона
Ш.Кулон в 1785 p. експериментально встановив закон взаємодії заряджених тіл за допомогою крутильних терезів (рис. 1.2).
Рис. 1.2. Крутильні терези
Вимірюючи величину сили взаємодії для різних значень зарядів q1, q2 i відстані між ними r, Кулон встановив: сила взаємодії двох точкових заряджених тіл направлена вздовж прямої, що з’єднує ці тіла; прямо пропорційна добутку величин їх зарядів, обернено пропорційна квадратові відстані між ними і залежить від властивостей середовища, тобто:
, (1.1)
k - коефіцієнт пропорційності, що залежить від вибору одиниць. В одиницях СІ його записують у такому вигляді:
де 0 – діелектрична проникність вакууму (електрична стала)
,
- відносна діелектрична проникність середовища – число, яке показує в скільки разів сила взаємодії будь-яких заряджених частинок у даному середовищі менша, ніж у вакуумі.
З урахуванням викладеного закон Кулона в СІ набирає такого вигляду:
. (1.2)
1.2.4. Напруженість електричного поля
3 кількісного боку властивості електричного поля описуються за допомогою відповідних величин. Однією з них є величина обумовленої силової дії поля на внесене в нього пробне точкове заряджене тіло, її називають напруженістю.
Напруженість чисельно дорівнює відношенню сили, з якою поле діє на пробний позитивний електричний заряд, внесений у дану точку поля, до цього заряду:
. (1.3)
За одиницю напруженості електричного поля в СІ взято напруженість у такій точці поля, в якій на пробне тіло із зарядом в 1 Кл діє сила в 1 Н, - 1 Н/Кл.
Для поля, пов'язаного з точковим зарядженим тілом, сила визначається за законом Кулона, тому за означенням (1.3) формула напруженості в точці на відстані r від тіла з зарядом q набирає вигляду (1.4):
. (1.4)
Дослід показує, що напруженість результуючого поля, пов'язаного з системою кількох заряджених тіл, дорівнює векторній сумі напруженостей у даній точці поля, обумовлених кожним зарядженим тілом зокрема:
. (1.5)
Вираз (1.5) в аналітичній формі відображає принцип незалежності дії електричних полів (принцип суперпозиції).
Якщо напруженість у заданій точці поля відома, то діюча сила поля на тіло з будь-яким зарядом, внесеним у цю точку, дорівнює
. (1.6)
Вектори і збігаються за напрямом, якщо q > 0, і матимуть протилежні напрями, якщо q < 0.