ЛЕКЦИЯ 1

Раздел 3.ЭЛЕКТРИЧЕСТВО

 

Тема 1 ЭЛЕКТРОСТАТИКАизучает свойства и взаимодействие неподвижных электрических зарядов и создаваемых ими электрических полей
Электризация тел ➨ процесс сообщения телу электрического заряда;  
● способы электризация ➨ ❶ трением – происходит соприкосновение двух различных тел, в результате чего на поверхности одного тела оказывается положительный заряд, другого – отрицательный; ❷ заряжением через влияние или электростатической индукцией – тела заряжаются когда они находятся на некотором расстоянии от заряженного тела; ❸ нагреванием тела; ❹ химическим путем; ❺ воздействием на тело светом или электромагнитными волнами.
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЗАРЯД ➨ физическая величина, характеризующая свойство тел или частиц вступать в электромагнитные взаимодействия и определяющая значения сил и энергий при таких взаимодействиях;  
● элементарные заряды ➨ в состав любого вещества входят положительно заряженные элементарные частицы – протоны и отрицательно заряженные элементарные частицы – электроны;  
● электрон (е) ➨ qe= - 1,6.10-19 Кл me=9,1.10-31кг
● протон (р) ➨ qp= + 1,6.10-19 Кл; mp=1,67.10-27кг
● взаимодействие электрических зарядов ➨ - одноименные отталкиваются; - разноименные притягиваются;
● заряд тел ➨ тело называют электрически нейтральным, если в теле одинаковое количество положительных и отрицательных зарядов, и если они равномерно распределены по телу;  
  ➨ избыточный заряд определяет собой электрические свойства тела и его называют зарядом тела; ➨ отрицательный заряд тела обусловлен избытком электронов над протонами; ➨ положительный – недостатком электронов;  
  ➨ если тело содержит заряженных частиц одного знака больше, чем противоположного, оно является заряженным;  
● дискретность заряда ➨ заряд любого тела составляет целое кратное от элементарного электрического заряда, т.е.   (n=1,2,3…)  
Закон сохранения электрического заряда =const ➨ алгебраическая сумма зарядов в изолированной системе есть величина постоянная:  
ЗАКОН КУЛОНА   ➨ сила взаимодействия двух точечных неподвижных зарядов пропорциональна произведению величин этих зарядов, обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними и направлена вдоль линии, соединяющей заряды.  
● кулоновское взаимодействие        
●   ➨ коэффициент пропорциональности, зависящий от выбора системы единиц;
● ε0=8,85·10-12 Ф/м ➨ электрическая постоянная;
● ➨ относительная диэлектрическая проницаемость среды показывает, во сколько раз сила взаимодействия между зарядами в среде меньше, чем в вакууме. Например, для воздуха =1; керосина - 2; стекла-6; воды - 81.  
● точечный заряд ➨ заряд, сосредоточенный на теле, размерами которого можно пренебречь по сравнению с расстоянием от этого тела до других тел, несущих электрический заряд;  
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ ➨ особый вид материи, неразрывно связанный с электрическими зарядами и передающий действия одних зарядов на другие;  
● электростатическое поле ➨ поле, созданное неподвижными электрическими зарядами;  
НАПРЯЖЕННОСТЬ электрического поля ➨ векторная физическая величина, определяемая силой, действующей на единичный положительный заряд, помещенный в данную точку поля. Силовая характеристика электростатического поля
● напряженность поля точечного заряда ➨ напряженность электрического поля точечного заряда прямо пропорциональна заряду и обратно пропорциональна квадрату расстояния от заряда до данной точки поля.
● направление вектора совпадает по направлению с силой
● силовая линия электрического поля (линия напряженности)   ➨ линия, в каждой точке которой вектор напряженности направлен по касательной к этой линии.  
Примеры некторых электростатических полей  
● уединенных точечных зарядов ➨       ● шара
● двух разноименных и одноименных зарядов   ➨    
● свойства линий напряженности ➨ замкнутые линии, начиначинаются на положительных зарядах и заканчиваются на отрицательных; нигде не прерываются; нигде не пересекаются друг с другом;  
● принцип суперпозиции электрических полей     ➨ напряженность поля, создаваемого системой точечных зарядов, равна векторной сумме напряженностей поля каждого заряда;  
● пример геометрического определения напряженности поля, созданного двумя зарядами ➨    
РАБОТА электростатического поля при перемещении заряда     ➨ работа электростатического поля не зависит от вида траектории, а определяется только исходным и конечным положениями перемещенного заряда. При перемещении точечного заряда по замкнутому контуру работа электростатического поля равна нулю: А=0. Электростатическое поле – потенциальное поле
● вывод формулы работы     ➨ заряд qперемещается из положения 1 в положение 2 в электростатическом поле напряженностьюпод действием силы . При этом совершается работа А, численно равная скалярному произведению векторов силы и перемещения : ( - угол между направлениями векторов и или и ). Т.к. - перемещение заряда вдоль силовых линий поля (расстояние между точками 2 и 3);
● изменение потенциальной энергии ➨ в точке 1точечный заряд qобладает потенциальной энергией , переместившись в точку 2 обладает потенциальной энергией . Работа по перемещению происходит за счет убыли потенциальной энергии - .   По закону сохранения энергии работа А электростатического поля по перемещению заряда qравна разности потенциальных энергий в начальной и конечной точках:   - =  
ПОТЕНЦИАЛ   ➨ скалярная физическая величина, численно равная отношению потенциальной энергии электрического заряда, помещенного в данную точку поля, к величине этого заряда;   Энергетическая характеристика электростатического поля
● единица потенциала   1 Вольт ➨ потенциал такой точки поля, при перемещении из которой заряда 1 Кулон в бесконечность совершается работа в 1 Джоуль;  
● разность потенциалов ➨ величина, равная работе, которую совершают силы электрического поля при перемещении Единичного положительного заряда из точки 1 в точку 2:   ‒   ( )  
● напряжение   = [B]   ➨ величина называется разностью потенциалов или электрическим напряжением.
● связь между напряжением и напряженностью однородного поля   ➨ и  
● эквипотенциальная поверхность   На рисунке эквипотенциальные поверхности изображены пунктирными линиями. ➨ поверхность, все точки которой имеют равные потенциалы (т.е. разность потенциалов любых точек равна нулю);   ➨ в однородном электрическом поле эквипотенциальные поверхности перпендикулярны (ортогональны) к силовым линиям;   ➨ при перемещении заряда по эквипотенциальной поверхности работа не совершается;  
● потенциал поля точечного заряда     ➨ q– заряд, создающий электрическое поле;    
● принцип суперпозиции электростатического поля ➨ потенциал поля системы точечных зарядов в некоторой точке пространства равен алгебраической сумме потенциалов, которые бы создали эти заряды по отдельности в той же точке;