Электричество и магнетизм

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

Курс общей физики [Текст]/И.В. Савельев.- СПб.: Лань, 2011.
Общий

Электричество и магнетизм
Электростатика
Постоянный электрический ток
Электромагнетизм

Электростатика – раздел физики, изучающий взаимодействие и свойства систем электрических зарядов

Свойства электрических зарядов

1) В природе существуют 2 рода электрических зарядов:
● положительные,
●

Свойства электрических зарядов

2) Закон сохранения заряда – фундаментальный закон (экспериментально подтвержден

В соответствии с законом сохранения заряда разноименные заряды рождаются и исчезают

Свойства электрических зарядов

3) Электрический заряд – инвариант,
его величина не зависит от

Наименьшая частица, обладающая отрицательным элементарным электрическим зарядом, – электрон, me= 9,11·10-31 кг,
Наименьшая

Свойства электрических зарядов

6) Различные тела в классической физике в зависимости от

Свойства электрических зарядов

Проводники делятся на две группы:
1) проводники первого рода (металлы),

Свойства электрических зарядов

7) Единица электрического заряда в
СИ [1 Кл] –

Закон Кулона – основной закон электростатики

Описывает взаимодействие точечных зарядов.
Точечный заряд сосредоточен

Стеклянная палочка

Металлические шарики

Противовес

Упругая проволока

Стержень

Закон Кулона

Закон Кулона

В 1785 г. Шарль Огюстен Кулон экспериментальным путем с

Закон Кулона

Сила направлена по прямой, соединяющей взаимодействующие заряды.
Кулоновская сила является

Закон Кулона в векторном виде

Закон Кулона

Закон Кулона выполняется при расстояниях 10-15 м < r <

Электрическое поле

Согласно идее Фарадея электрические заряды не действуют друг на друга

Электрическое поле. Напряженность электрического поля

Электрическое поле материально, оно существует независимо от нас

Пробный точечный положительный заряд q0

используют для обнаружения и исследования электростатического

Напряженность электрического поля – физическая величина, определяемая силой, действующей на пробный

Напряженность поля точечного заряда в вакууме.
q – источник поля,
q0+ – пробный

Напряженность электрического поля

E совпадает с направлением силы F, действующей на пробный

Напряженность электрического поля

СИ: E измеряется в [1 Н /Кл = 1 В/м] –

Принцип суперпозиции напряженности электрического поля

Опытно установлено, что взаимодействие двух зарядов не

Принцип суперпозиции напряженности электрического поля

Напряженность электростатического поля,
создаваемого системой точечных зарядов

Поле электрического диполя

Электрический диполь - система двух одинаковых по величине разноименных

Поле электрического диполя

r >> l → Диполь можно рассматривать как систему 2-х точечных зарядов.

Напряженность поля в точке, расположенной на оси диполя.

E1 – напряженность поля

Напряженность поля в точке, расположенной на оси диполя.

Напряженность поля в точке, расположенной на оси диполя.
Поле диполя убывает быстрее

Напряженность поля диполя в точке, лежащей на перпендикуляре, восстановленном к его

Напряженность поля диполя в точке, лежащей на перпендикуляре, восстановленном к его

Напряженность поля диполя в произвольной точке С, лежащей на расстоянии r

Напряженность поля диполя в произвольной точке С, лежащей на расстоянии r

Для диполя NK точка С лежит на его оси
Для диполя

Уравнения (1), (2) → (5):

В предельных случаях:
а) если , то есть точка лежит на оси

Линейная, поверхностная и объемная плотности зарядов

Хотя электрический заряд дискретен, число его

Линейная
плотность заряда:
заряд, приходящийся на единицу длины.
Поверхностная
плотность заряда:
заряд,

Линейная, поверхностная и объемная плотности зарядов

Поле

Силовые линии напряженности электрического поля - линии, касательные к которым в

Силовые линии напряженности электрического поля

● Для однородного электрического поля линии параллельны

Силовые линии напряженности электрического поля

Силовые линии напряженности электрического поля не замкнуты,

Силовые линии напряженности электрического поля

Диаграммы силовых линий:
два заряда противоположного знака (диполь);

Величина напряженности электрического поля характеризуется густотой линий.
● Число линий N, пронизывающих

Поток вектора напряженности электрического поля

● Произвольная площадка dS.
Поток вектора напряженности электрического

Поток вектора напряженности электрического поля

● Произвольная замкнутая поверхностьS.
Положительное направление вектора n

Поток вектора напряженности электрического поля

Если поверхность не плоская, а поле неоднородное,

Закон (теорема) Гаусса в интегральной форме.

Телесный угол – часть пространства, ограниченная

Теорема Гаусса в интегральной форме

Электрическое поле создается точечным зарядом +q в

Теорема Гаусса в интегральной форме

(1)
(2)
(3)
(4)
(5)

Начало отсчета совмещаем с точечным зарядом +q.

Теорема Гаусса в интегральной форме

Поток dФЕ через площадку dS и dSn

Теорема Гаусса в интегральной форме

Для конической поверхности:
Для замкнутой поверхности:
Или из

Теорема Гаусса в интегральной форме

● Точечный заряд +q охвачен сферической поверхностью.
●

Если произвольная поверхность окружает k– зарядов, то согласно принципу суперпозиции:
Теорема Гаусса: для

Теорема Гаусса в интегральной форме

Если внутри поверхности имеется каким-то образом распределенный

Теорема Гаусса в интегральной форме

Поверхность не охватывает какой-либо заряд, то число

Методика применения теоремы Гаусса для расчета электрических полей – второй способ определения

Методика применения теоремы Гаусса для расчета электрических полей – второй способ определения

Примеры применения теоремы Гаусса

1. Поле бесконечной однородно заряженной нити (цилиндра) с

1. Поле бесконечной заряженной нити

Поток вектора Е:
• Основание цилиндра:
•

1. Поле бесконечной заряженной нити

1)
2)
3)

2.Поле равномерно заряженной сферы радиуса R.
Поле симметричное, линии напряженности Е электрического

2.Поле равномерно заряженной сферы радиуса R.
1)
2)

3)

2.Поле равномерно заряженной сферы

При поле сферы находится как поле точечного

( σ = dq/dS, Кл/м2).
Поле симметричное, вектор Е перпендикулярен плоскости с поверхностной плотностью заряда

3. Поле равномерно заряженной бесконечной плоскости