Электростатическое поле

Содержание

Слайд 2

1. Электрический заряд. Свойства и законы; 2. Силовые характеристики электрического поля;

1. Электрический заряд. Свойства и законы;
2. Силовые характеристики электрического поля;
3.

Напряженность. Принцип суперпозиции электрических полей;
4. Потенциал. Связь между напряженностью и потенциалом.

ЛЕКЦИЯ 1

План лекции

Электростатика

12 февраля 2013г.

Слайд 3

Электростатика Электростатическое поле. Электрический заряд Электростатическое поле - частная форма электромагнитного

Электростатика

Электростатическое поле. Электрический заряд

Электростатическое поле - частная форма электромагнитного поля,

представляющая собой вид материи, посредством которой взаимодействуют неподвижные электрические заряды.

Электрический заряд - скалярная физическая величина, определяющая интенсивность электромагнитного взаимодействия.

Заряд всех элементарных частиц одинаков по модулю и представляет собой наименьший электрический заряд, встречающийся в природе. Этот заряд называется элементарным зарядом и обозначается символом e.

Электростатика - раздел учения об электричестве, в котором изучаются взаимодействия и свойства систем электрических зарядов, неподвижных относительно выбранной инерциальной системы отсчёта.

Слайд 4

Свойства зарядов. - заряды: положительные (протон) и отрицательные (электрон); - всякий

Свойства зарядов.
- заряды: положительные (протон) и отрицательные (электрон);
- всякий заряд q

кратен e = 1.6*10-19 Кл ( заряд квантуется);
- во всех системах отсчета заряд тела или частицы имеет одно и то же значение (инвариантность);
- заряд любой системы равен сумме зарядов составляющих эту систему тел (частиц) (аддитивность);

Электростатика

Электростатическое поле. Электрический заряд

Слайд 5

Алгебраическая сумма электрических зарядов тел или частиц, образующих электрически изолированную систему,

Алгебраическая сумма электрических зарядов тел или частиц, образующих электрически изолированную систему,

не изменяется при любых процессах, происходящих в этой системе.

Сила электрического взаимодействия между двумя неподвижными заряженными частицами в вакууме прямо пропорциональна произведению их зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.

(ε0 = 8,85⋅10-12 Ф/м)

Электростатика

Закон сохранения электрического заряда:

Закон Кулона:

Слайд 6

q qпр Электростатическое поле. Характеристики Напряженность электрического поля. q - неподвижный

q

qпр

Электростатическое поле. Характеристики

Напряженность электрического поля.

q - неподвижный точечный заряд;

qпр

- пробный (точечный, не вносящий искажения) заряд;

На пробный заряд действует сила

+

-

Количественными характеристиками электростатического поля являются напряженность и потенциал.

Электростатика

Слайд 7

Электростатическое поле. Характеристики - напряженность электрического поля в точке, в которую помещен пробный заряд. Электростатика

Электростатическое поле. Характеристики

- напряженность электрического поля в точке, в которую помещен

пробный заряд.

Электростатика

Слайд 8

Электростатическое поле. Характеристики Принцип суперпозиции электрических полей: Напряженность поля системы зарядов

Электростатическое поле. Характеристики

Принцип суперпозиции электрических полей:

Напряженность поля системы зарядов равна векторной

сумме напряженностей полей, которые создавал бы каждый из зарядов системы в отдельности.

Электростатика

А

Слайд 9

Электростатическое поле. Характеристики Электростатика

Электростатическое поле. Характеристики

Электростатика

Слайд 10

Потенциал. Электростатическое поле является потенциальным. Стационарное силовое поле, в котором работа

Потенциал.

Электростатическое поле является потенциальным.

Стационарное силовое поле, в котором работа

силы поля на пути между двумя любыми точками не зависит от формы пути, а зависит только от положения этих точек, называется потенциальным, а сами силы - консервативными.

Аналогичным свойством обладает и гравитационное поле.

Работа сил электростатического поля при перемещении заряда по любой замкнутой траектории равна нулю.

Электростатическое поле. Характеристики

Электростатика

Следствие из определения потенциального поля:

Свойство потенциальности электростатического поля позволяет ввести понятие потенциальной энергии заряда в этом поле.

Работа A12, совершаемая электростатическое полем при перемещении точечного заряда q из точки (1) в точку (2), равна разности значений потенциальной энергии W в этих точках.

Слайд 11

Потенциал. Пусть заряд совершил малое перемещение dr. При этом полем будет

Потенциал.

Пусть заряд совершил малое перемещение dr. При этом полем будет

выполнена работа dA.

Электростатическое поле. Характеристики

Электростатика

Слайд 12

Потенциал. Выражение для работы: Работа сил консервативного поля может быть представлена

Потенциал.

Выражение для работы:

Работа сил консервативного поля может быть представлена как

убыль потенциальной энергии

Константа определяется из равенства нулю потенциальной энергии, если пробный заряд удалить на бесконечность.

Электростатическое поле. Характеристики

Электростатика

Слайд 13

Потенциал. Электростатическое поле. Характеристики Электростатика

Потенциал.

Электростатическое поле. Характеристики

Электростатика

Слайд 14

Потенциал. Для электрического поля, созданного системой N точечных зарядов, справедливо выражение

Потенциал.

Для электрического поля, созданного системой N точечных зарядов, справедливо выражение


Потенциал поля, создаваемого системой зарядов, равен алгебраической сумме потенциалов, создаваемых каждым из зарядов в отдельности.

Электростатическое поле. Характеристики

Электростатика

φ - энергетическая характеристика электростатического поля.

Слайд 15

Потенциал численно равен работе, которую совершают силы электрического поля над единичным

Потенциал численно равен работе, которую совершают силы электрического поля над единичным

положительным зарядом при удалении его из рассматриваемой точки на бесконечность.

Потенциал.

Электростатическое поле. Характеристики

Электростатика

Слайд 16

Электростатическое поле. Характеристики Электростатика Эквипотенциальные поверхности: 1. Всегда замкнуты. 2. Перпендикулярны

Электростатическое поле. Характеристики

Электростатика

Эквипотенциальные поверхности:
1. Всегда замкнуты.
2. Перпендикулярны силовым линиям (линиям

напряженности).

Для наглядного представления электростатического поля наряду с силовыми линиями используют эквипотенциальные поверхности.

Эквипотенциальная поверхность - поверхность, во всех точках которой потенциал электрического поля имеет одинаковые значения.

Слайд 17

Связь между напряженностью и потенциалом Напряженность поля Е пропорциональна силе, действующей

Связь между напряженностью и потенциалом

Напряженность поля Е пропорциональна силе, действующей

на заряд.

Связь должна быть аналогична связи между потенциальной энергией и силой.

Для заряженной частицы в электростатическом поле

Электростатическое поле. Характеристики

Электростатика