Электрический заряд и его свойства

Июль 21, 2022

Главная
Физика
Электрический заряд и его свойства

Содержание

2. Лекция 3 1. Электростатическое поле. Закон Кулона 2. Напряженность и потенциал точечного заряда . Принцип суперпозиции.
3. 1.Электрический заряд и его свойства С современной точки зрения, носителями зарядов являются элементарные частицы. Электрический заряд
4. Свойства электрического заряда Электрический заряд квантуется (имеет дискретную природу) Элементарный заряд- заряд электрона В природе существуют
5. Силы взаимодействия неподвижных зарядов прямо пропорциональны произведению модулей зарядов и обратно пропорциональны квадрату расстояния между ними:
6. С помощью крутильных весов измерялось взаимодействие между шариками, размеры которых много меньше расстояния между ними. Такие
7. Силы взаимодействия одноименных и разноименных зарядов По современным представлениям каждое заряженное тело создает в окружающем пространстве
8. Принцип суперпозиции справедлив ПРИНЦИП СУПЕРПОЗИЦИИ (наложения полей) Каким будет поле, если оно создается несколькими зарядами ?
9. Напряженность электрического поля Напряженностью электрического поля Е называют физическую величину, равную отношению силы, с которой поле
10. Напряженность поля неподвижного точечного заряда Q
11. Силовые линии (линии напряженности) Графически электрическое поле изображается силовыми линиями- это линии, касательные к которым в
12. Принцип суперпозиции Если поле создается системой зарядов, то напряженность результирующего поля равна векторной сумме напряженностей ,
13. Силы кулоновского взаимодействия являются консервативными, поэтому можно ввести понятие потенциальной энергии. Потенциальная энергия
14. В поле точечного заряда Q работа по перемещению заряда из точки1 в точку 2: Потенциальная энергия
15. Потенциал Потенциал – это скалярная величина, равная отношению потенциальной энергии, которой обладает пробный заряд в электростатическом
16. Работа сил поля по перемещению заряда из точки 1 в точку 2: Потенциал численно равен работе
17. Эквипотенциальные поверхности Для графического изображения распределения потенциала используют эквипотенциальные поверхности – поверхности, во всех точках которых
18. Вектор напряженности равен градиенту потенциала, взятому с обратным знаком. Вектор Е направлен в сторону убывания потенциала.
19. 3.Электрический ток Электрический ток – это упорядоченное движение электрических зарядов (в металлах – электронов, в электролитах
20. Сила тока Сила тока- это количественная характеристика тока: скалярная величина, равная заряду, прошедшему через поперечное сечение
21. Измерение силы тока Единицы измерения силы тока [I]=Aмпер. Для измерения силы тока используют амперметр (миллиамперметр (mA),
22. Измерение тока и напряжения Включение амперметра (А) и вольтметра (В) в электрическую цепь
23. Плотность тока Плотность тока характеризует распределение электрического заряда по сечению проводника . Это векторная величина, направление
24. Электрическая цепь в замкнутой цепи должны быть какие-либо другие силы, поддерживающие разность потенциалов Силы неэлектростатического происхождения,
25. Электродвижущая сила ЭДС - физическая величина, равная отношению работы Aстор сторонних сил при перемещении заряда q
26. Закон Ома для однородного участка цепи Участки цепи, на которых не действуют сторонние силы (не содержащие
27. Законы Ома, Джоуля-Ленца стали одними из важнейших открытий в области электричества. Открытый Г. Омом в 1826
28. Сопротивление Величина сопротивления R зависит от формы и размеров проводника, а также от свойств материала, из
29. Полупроводники Диэлектрики Удельное сопротивление серебро: ρ = 1,6⋅10–8 Ом⋅м медь: ρ = 1,7⋅10–8 Ом⋅м алюминий: ρ
30. Закон Ома для неоднородного участка цепи Закон Ома для замкнутой цепи:
31. Соединение проводников Последовательное соединение
32. Соединение проводников Параллельное соединение
33. Закон Ома в дифференциальной форме dl dS j
34. Сверхпроводимость Зависимость удельного сопротивления ρ от температуры T при низких температурах сверхпроводник Tкр= f(вещества): для ртути
36. Скачать презентацию

Слайд 2

Лекция 3
1. Электростатическое поле. Закон Кулона
2. Напряженность и потенциал точечного заряда

. Принцип суперпозиции.
3.Постоянный ток. Закон Ома для однородного и неоднородного участков цепи

Слайд 3

1.Электрический заряд и его свойства
С современной точки зрения, носителями зарядов являются

элементарные частицы.
Электрический заряд – это физическая величина, характеризующая свойство частиц или тел вступать в электромагнитные силовые взаимодействия .
Единица измерения заряда в СИ — Кулон. Заряд в 1 Кл очень велик.

Слайд 4

Свойства электрического заряда
Электрический заряд квантуется (имеет дискретную природу)
Элементарный заряд- заряд электрона
В

природе существуют два вида зарядов-положительные и отрицательные
Закон сохранения электрического заряда

В 1897 г. Дж. Томсоном была открыта и наименьшая устойчивая частица, являющаяся носителем элементарного отрицательного заряда.

Слайд 5

Силы взаимодействия неподвижных зарядов прямо пропорциональны произведению модулей зарядов и обратно

пропорциональны квадрату расстояния между ними:

Закон Кулона (1785г.)

Электростатика рассматривает поле, созданное неподвижными электрическими зарядами.

Слайд 6

С помощью крутильных весов измерялось взаимодействие между шариками, размеры которых много

меньше расстояния между ними. Такие заряженные тела принято называть точечными зарядами.

Закон Кулона (1785г.)

Слайд 7

Силы взаимодействия одноименных и разноименных зарядов
По современным представлениям каждое заряженное тело

создает в окружающем пространстве электрическое поле.
Главное свойство электрического поля – действие на электрические заряды с некоторой силой.

Слайд 8

Принцип суперпозиции
справедлив ПРИНЦИП СУПЕРПОЗИЦИИ (наложения полей)
Каким будет поле, если оно создается несколькими

зарядами

Слайд 9

Напряженность электрического поля
Напряженностью электрического поля Е называют физическую величину, равную

отношению силы, с которой поле действует на пробный заряд (точечный, положительный), помещенный в данную точку пространства, к величине этого заряда:

Слайд 10

Напряженность поля неподвижного точечного заряда Q

Слайд 11

Силовые линии (линии напряженности)
Графически электрическое поле изображается силовыми линиями- это линии,

касательные к которым в каждой точке совпадают с вектором Е в этих точках а густота линий выбирается так, чтобы количество линий, пронизывающих единичную поверхность, перпендикулярную к силовым линиям, было равно модулю вектора Е.

Слайд 12

Принцип суперпозиции
Если поле создается системой зарядов, то напряженность результирующего поля

равна векторной сумме напряженностей , создаваемых каждым зарядом

Отражает независимость действия электростатических полей

Слайд 13

Силы кулоновского взаимодействия являются консервативными, поэтому можно ввести понятие потенциальной энергии.
Потенциальная

энергия

Слайд 14

В поле точечного заряда Q работа по перемещению заряда из точки1

в точку 2:

Потенциальная энергия заряда q0 в поле заряда Q равна

Потенциальная энергия

Слайд 15

Потенциал
Потенциал – это скалярная величина, равная отношению потенциальной энергии, которой обладает

пробный заряд в электростатическом поле, к величине этого заряда
Для поля точечного заряда:

Слайд 16

Работа сил поля по перемещению заряда из точки 1 в точку

2:
Потенциал численно равен работе сил эл. поля по перемещению единичного положительного заряда из данной точки поля на бесконечность.
Принцип суперпозиции:
Потенциал поля , создаваемого системой зарядов, равен алгебраической сумме потенциалов полей, создаваемых каждым из зарядов в отдельности.

Потенциал

Слайд 17

Эквипотенциальные поверхности
Для графического изображения распределения потенциала используют эквипотенциальные поверхности – поверхности,

во всех точках которых потенциал φ имеет одно и то же значение,
вектор напряженности электрического поля Е всегда нормален к эквипотенциаль- ным поверхностям,
Δφ между двумя любыми эквипотенциальными поверхностями одинакова

Слайд 18

Вектор напряженности равен градиенту потенциала, взятому с обратным знаком.
Вектор Е

направлен в сторону убывания потенциала.

Связь между напряженностью и потенциалом

Слайд 19

3.Электрический ток
Электрический ток – это упорядоченное движение электрических зарядов (в металлах

– электронов, в электролитах – ионов)
За направление электрического тока принято направление движения положительных свободных зарядов.

Слайд 20

Сила тока
Сила тока- это количественная характеристика тока: скалярная величина, равная заряду,

прошедшему через поперечное сечение в единицу времени.
Если ток не изменяется по величине и направлению, то он называется постоянным.

Слайд 21

Измерение силы тока
Единицы измерения силы тока [I]=Aмпер.
Для измерения силы тока используют

амперметр (миллиамперметр (mA), микроамперметр (μA), гальванометр). Его включают в разрыв цепи в том месте, где нужно измерить силу тока.

Слайд 22

Измерение тока и напряжения
Включение амперметра (А) и вольтметра (В) в электрическую

цепь

Слайд 23

Плотность тока
Плотность тока характеризует распределение электрического заряда по сечению проводника .

Это векторная величина, направление которой совпадает с направлением скорости упорядоченного движения положительных зарядов.

Слайд 24

Электрическая цепь
в замкнутой цепи должны быть какие-либо другие силы, поддерживающие разность

потенциалов

Силы неэлектростатического происхождения, действующие на свободные q со стороны источников тока

В замкнутой электрической цепи свободные q циркулируют по замкнутым траекториям

Сторонние силы

Если на q в цепи действуют только силы ЭС поля

происходит

перемещение зарядов q

выравнивание потенциалов

приводит к

Для существования постоянного тока необходимо наличие в цепи устройства, способного создавать и поддерживать разность потенциалов за счет работы сил неэлектростатического происхождения

Источник тока

Слайд 25

Электродвижущая сила
ЭДС - физическая величина, равная отношению работы Aстор сторонних сил

при перемещении заряда q (от отрицательного полюса источника тока к положительному ) к величине этого заряда.

Слайд 26

Закон Ома для однородного участка цепи
Участки цепи, на которых не действуют

сторонние силы (не содержащие источников тока), называются однородными.
Участки, включающие источники тока, называются неоднородными.
Закон Ома в интегральной форме:
сила тока в однородном проводнике пропорциональна напряжению на
концах этого проводника

Слайд 27

Законы Ома, Джоуля-Ленца стали одними из важнейших открытий в области электричества.

Открытый Г. Омом в 1826 г. закон, согласно которого на участке цепи I=U/R и для замкнутой цепи I = ЭДС/(R + r), а также закон Джоуля-Ленца Q = I*U*t для количества тепла, выделяющегося при прохождении тока по неподвижному проводнику за время t, заметно расширили понятия об электричестве и магнетизме.

Слайд 28

Сопротивление
Величина сопротивления R зависит от формы и размеров проводника, а также

от свойств материала, из которого он сделан. Для цилиндрического проводника
ρ - удельное электрическое сопротивление, определяется химической природой вещества и условиями, в которых он находится, в частности, температурой.

Слайд 29

Полупроводники
Диэлектрики
Удельное сопротивление
серебро: ρ = 1,6⋅10–8 Ом⋅м
медь: ρ = 1,7⋅10–8 Ом⋅м
алюминий: ρ = 2,6⋅10–8 Ом⋅м
ρ

= f(вещества)

ρ – коэффициент пропорциональности – удельное сопротивление

[ρ] = Ом·м

Служит характеристикой вещества, из которого изготовлен проводник

1 Ом·м – удельное сопротивление проводника площадью S=1 м2, длиной 1 м2, с сопротивлением 1 Ом

Проводники

ρ, Ом·м

10-8

10-6

108

1016

Область изменений ρ для различных материалов:
кварц: ρ =1014–1015 Ом⋅м
парафин: ρ = 3 ⋅1018 Ом⋅м

Слайд 30

Закон Ома для неоднородного участка цепи
Закон Ома для замкнутой цепи:

Слайд 31

Соединение проводников
Последовательное соединение

Слайд 32

Соединение проводников
Параллельное соединение

Слайд 33

Закон Ома в дифференциальной форме
dl
dS
j

Слайд 34

Сверхпроводимость
Зависимость удельного сопротивления ρ от температуры T при низких температурах
сверхпроводник
Tкр= f(вещества):
для

ртути Tкр=4,1 К
для алюминия Tкр=1,2 К
для олова Tкр=3,7 К

1911 г.

Вещества в сверхпроводящем состоянии обладают особыми свойствами:

способность длительное время (многие годы) поддерживать без затухания электрический ток, возбужденный в сверхпроводящей цепи

1988 г. – обнаружена высокотемпературная сверхпроводимость (ВТСП): создано керамическое соединение с Ткр = 125 К

При определенной Tкр удельное сопротивление ρ скачком ↓ до нуля

Суть явления:

проводник

ВТСП

Электрический заряд и его свойства

Содержание

Лекция 31. Электростатическое поле. Закон Кулона2. Напряженность и потенциал точечного заряда

1.Электрический заряд и его свойстваС современной точки зрения, носителями зарядов являются

Свойства электрического зарядаЭлектрический заряд квантуется (имеет дискретную природу)Элементарный заряд- заряд электронаВ

Силы взаимодействия неподвижных зарядов прямо пропорциональны произведению модулей зарядов и обратно

С помощью крутильных весов измерялось взаимодействие между шариками, размеры которых много

Силы взаимодействия одноименных и разноименных зарядовПо современным представлениям каждое заряженное тело

Принцип суперпозициисправедлив ПРИНЦИП СУПЕРПОЗИЦИИ (наложения полей)Каким будет поле, если оно создается несколькими

Напряженность электрического поля Напряженностью электрического поля Е называют физическую величину, равную

Напряженность поля неподвижного точечного заряда Q

Силовые линии (линии напряженности)Графически электрическое поле изображается силовыми линиями- это линии,

Принцип суперпозиции Если поле создается системой зарядов, то напряженность результирующего поля

Силы кулоновского взаимодействия являются консервативными, поэтому можно ввести понятие потенциальной энергии.Потенциальная

В поле точечного заряда Q работа по перемещению заряда из точки1

ПотенциалПотенциал – это скалярная величина, равная отношению потенциальной энергии, которой обладает

Работа сил поля по перемещению заряда из точки 1 в точку

Эквипотенциальные поверхностиДля графического изображения распределения потенциала используют эквипотенциальные поверхности – поверхности,

Вектор напряженности равен градиенту потенциала, взятому с обратным знаком. Вектор Е

3.Электрический токЭлектрический ток – это упорядоченное движение электрических зарядов (в металлах

Сила токаСила тока- это количественная характеристика тока: скалярная величина, равная заряду,

Измерение силы токаЕдиницы измерения силы тока [I]=Aмпер.Для измерения силы тока используют

Измерение тока и напряженияВключение амперметра (А) и вольтметра (В) в электрическую

Плотность токаПлотность тока характеризует распределение электрического заряда по сечению проводника .

Электрическая цепьв замкнутой цепи должны быть какие-либо другие силы, поддерживающие разность

Электродвижущая силаЭДС - физическая величина, равная отношению работы Aстор сторонних сил

Закон Ома для однородного участка цепиУчастки цепи, на которых не действуют