Электричество Лекция. Электрическое поле в вакууме

Август 5, 2022

Главная
Физика
Электричество Лекция. Электрическое поле в вакууме

Содержание

2. 1 Детлаф А.А. Курс физики (9-е изд., стер.) учеб. пособие:ИЦ.АКАДЕМИЯ, 2014. 2.Трофимова Т.И. Курс физики (20-е
3. Фундаментальные взаимодействия в природе На сегодня достоверно известно существование четырех фундаментальных взаимодействий: 1. гравитационного 2. электромагнитного
4. Электричество и магнетизм Электростатика Электрическое поле Постоянный ток Электро-магнитные явления Переменный ток в вакууме в веществе
5. Электростатика —раздел учения об электричестве, в котором изучаются взаимодействия и свойства систем электрических зарядов, неподвижных относительно
7. Было обнаружено, что часть заряженных тел притягивается, а часть отталкивается. Выбор знака заряда был произвольным. Бенджамин
9. 1.1.2.Свойства электрического заряда. Единица электрического заряда Кулон (Кл). В СИ эта единица производная. Заряд существует в
10. Элементарный электрический заряд существует в двух видах. Элементарный положительный электрический заряд равен элементарному отрицательному электрическому заряду.
11. Свойства электрического заряда Все тела в природе способны наэлектризовываться или электризоваться, т.е. заряжаться или приобретать электрический
12. Закон сохранения электрического заряда: алгебраическая сумма электрических зарядов любой замкнутой системы остается неизменной, какие бы процессы
13. 1.2. Закон кулона 1.2.1. Понятие точечного заряда. Для описания взаимодействия электрических зарядов вводится понятие точечный заряд
14. Закон Кулона Закон Кулона — это закон о взаимодействии точечных электрических зарядов. Был открыт Кулоном в
15. Формулировка закона Кулона Сила взаимодействия F между двумя неподвижными точечными зарядами, находящимися в вакууме, пропорциональна зарядам
16. Векторная форма закона Кулона. Сила F направлена по прямой, соединяющей взаимодействующие заряды, т. е. является центральной,
17. Коэффициент пропорциональности Электрическая постоянная
18. Силы кулоновского взаимодействия и III закон Ньютона. Кулоновские силы подчиняются третьему закону Ньютона, они равны по
19. Физический смысл величин в законе Кулона Из формулировки закона Кулона следует, что два точечных заряда по
20. Принцип суперпозиции Если заряженное тело взаимодействует одновременно с несколькими заряженными телами, то результирующая сила, действующая на
21. Электрическое поле Если тела взаимодействуют без непосредственного контакта друг с другом, говорят, что они взаимодействуют посредством
22. Напряженность электрического поля Электрическим полем называют вид материи, посредством которой происходит взаимодействие электрических зарядов. Поле, создаваемое
23. Напряженность электрического поля. Электрический заряд создает электрическое поле (на этот факт впервые указал Фарадей). Посредством этого
24. Электромагнитные поля распространяются в пространстве со скоростью света. Электромагнитное поле - особая форма материи, посредством которой
25. Для обнаружения и опытного исследования электростатического поля используется пробный точечный положительный заряд — такой заряд, который
26. Напряженность электростатического поля в данной точке есть физическая величина, определяемая силой, действующей на пробный единичный положительный
27. Отношение не зависит от Q0 и характеризует электростатическое поле в той точке, где пробный заряд находится.
28. Напряженность поля точечного заряда в вакууме подставив в формулу определения напряженности закон Кулона получим
29. Направление вектора совпадает с направлением силы, действующей на положительный заряд. Если поле создается положительным зарядом, то
31. Графическое изображение электростатических полей. Линии, касательные к которым в каждой точке совпадают с направлением вектора поля.
32. Так как в каждой данной точке пространства вектор напряженности имеет лишь одно направление, то силовые линии
33. Линии напряженности электростатического поля начинаются на положительных электрических зарядах и заканчиваются на отрицательных либо уходят в
34. Линии напряженности электростатического поля для двух одинаковых по модулю одноименных и разноименных точечных зарядов.
35. Принцип суперпозиции электростатических полей Рассмотрим систему неподвижных точечных зарядов Q1 Q2 ..., Qn. Экспериментально доказано, что
36. Согласно определению напряженности получим F = Q0E и Fi = Q0Ei E- напряженность результирующего поля, Ei
37. Эта формула выражает принцип суперпозиции (наложения) электростатических полей напряженность результирующего поля, создаваемого системой зарядов, равна геометрической
38. Рассмотрим пример применения принципа суперпозиции для нахождения напряженности результирующего электростатического поля в точках А и В,
40. Скачать презентацию

Слайд 2

1 Детлаф А.А. Курс физики (9-е изд., стер.) учеб. пособие:ИЦ.АКАДЕМИЯ, 2014.
2.Трофимова

Т.И. Курс физики (20-е изд., стер.) учеб. пособие; ИЦ.АКАДЕМИЯ, 2014.
Дополнительная
1.Гершензон Е.М., Малов Н.Н. Курс общей физики. Электричество и магнетизм. – М.: Просвещение, 1980.
2.Зисман Г.А., Тодес О.М. Курс общей физики. Т.2. М.: Наука, 1969.
3. Савельев И.В. Курс общей физики. Том 2. М.:КноРус, 2009

ЛИТЕРАТУРА

Слайд 3

Фундаментальные взаимодействия в природе
На сегодня достоверно известно существование четырех фундаментальных взаимодействий:
1.

гравитационного
2. электромагнитного
3. сильного
4. слабого

Гравитационное взаимодействие изучалось в курсе «Механика»

Электромагнитное взаимодействие изучается в курсе «Электричество и магнетизм»

Слайд 4

Электричество и магнетизм
Электростатика
Электрическое поле
Постоянный ток
Электро-магнитные явления
Переменный ток
в вакууме
в веществе
Магнитное поле
в вакууме
в

веществе

Слайд 5

Электростатика —раздел учения об электричестве, в котором изучаются взаимодействия и

свойства систем электрических зарядов, неподвижных относительно выбранной инерциальной системы отсчета.
Между одноимённо заряженными телами возникает электростатическое (или кулоновское) отталкивание, а между разноимённо заряженными — электростатическое притяжение. Явление отталкивания одноименных зарядов лежит в основе создания электроскопа — прибора для обнаружения электрических зарядов.
В основе электростатики лежит закон Кулона. Этот закон описывает взаимодействие точечных электрических зарядов.

Слайд 6

Слайд 7

Было обнаружено, что часть заряженных тел притягивается, а часть отталкивается.
Выбор

знака заряда был произвольным. Бенджамин Франклин предложил различать заряженные тела как положительные и отрицательные.
Заряд на стекле договорились считать положительным, а на эбоните отрицательным.
В ходе экспериментов обнаружили, что тела, заряженные одноименным знаком отталкиваются, а разноименным притягиваются.

Слайд 8

Слайд 9

1.1.2.Свойства электрического заряда.
Единица электрического заряда Кулон (Кл). В СИ эта

единица производная.
Заряд существует в двух видах. Тела, заряженные одноименным знаком отталкиваются, а разноименным притягиваются.
Электрический заряд инвариантен. Его величина не зависит от системы отсчета, т.е. не зависит от того движется он или покоится.
Электрический заряд дискретен. Заряд не может уменьшаться до бесконечно малого значения, Заряд любого тела представляет собой кратное от наименьшего электрического заряда – элементарного заряда.
Электрический заряд аддитивен. Заряд системы тел (частиц) равен сумме зарядов тел (частиц), входящих в систему.

Слайд 10

Элементарный электрический заряд существует в двух видах. Элементарный положительный электрический заряд

равен элементарному отрицательному электрическому заряду.
Элементарный электрический заряд равен
1,6×10-19 Кл
Носителем элементарного положительного электрического заряда является протон.
mp = 1,67×10-27 кг.
Носителем элементарного отрицательного электрического заряда является электрон.
me = 9,11×10-31 кг.

Слайд 11

Свойства электрического заряда
Все тела в природе способны наэлектризовываться или электризоваться,

т.е. заряжаться или приобретать электрический заряд.
Всякий процесс заряжения сводится к разделению (поляризации) зарядов, когда на одном из тел или части тела возникает избыток положительного заряда, а на другом конце отрицательного.
Общее количество зарядов обоих знаков находящихся в телах не меняется. Заряды только перераспределяются в системе.
Так проявляется фундаментальный закон природы - закон сохранения электрического заряда.

Слайд 12

Закон сохранения электрического заряда:
алгебраическая сумма электрических зарядов любой замкнутой системы остается

неизменной, какие бы процессы в этой системе не происходили.
Замкнутой называют систему, не обменивающуюся зарядами с внешними телами.

Слайд 13

1.2. Закон кулона
1.2.1. Понятие точечного заряда.
Для описания взаимодействия электрических зарядов вводится понятие

точечный заряд
- заряд, сосредоточенный на теле, линейные размеры которого пренебрежимо малы по сравнению с расстоянием до других заряженных тел, с которыми оно взаимодействует.
Понятие точечного заряда, как и материальной точки, является физической абстракцией

Слайд 14

Закон Кулона
Закон Кулона — это закон о взаимодействии точечных электрических зарядов.
Был открыт

Кулоном в 1785 г. Проведя большое количество опытов с металлическими шариками, Шарль Кулон дал такую формулировку закона:

Слайд 15

Формулировка закона Кулона
Сила взаимодействия F между двумя неподвижными точечными зарядами,

находящимися в вакууме, пропорциональна зарядам Q1, Q2 и обратно пропорциональна квадрату расстояния r между ними:

Слайд 16

Векторная форма закона Кулона.
Сила F направлена по прямой, соединяющей взаимодействующие

заряды, т. е. является центральной, и соответствует притяжению (F < 0) в случае разноименных зарядов и отталкиванию (F > 0) в случае одноименных. Эту силу называют кулоновской.

Слайд 17

Коэффициент пропорциональности
Электрическая постоянная

Слайд 18

Силы кулоновского взаимодействия и III закон Ньютона.
Кулоновские силы подчиняются третьему

закону Ньютона, они равны по модулю; направлены противоположно друг другу вдоль прямой, соединяющей точечные заряды. Силы действуют парами; являются силами одной природы; приложены к разным телам (зарядам)

Слайд 19

Физический смысл величин в законе Кулона
Из формулировки закона Кулона
следует, что

два точечных заряда по 1 Кл каждый, расположенных в вакууме на расстоянии 1 м друг от друга, взаимодействуют с силой 9⋅109 Н.
На практике пользуются дольными единицами 1 мкКл (10-6 Кл), 1 нКл, (10-9 Кл) или 1 пКл (10-12 Кл).

Слайд 20

Принцип суперпозиции
Если заряженное тело взаимодействует одновременно
с несколькими заряженными телами, то результирующая

сила, действующая на данное тело, равна векторной сумме сил, действующих на это тело со стороны всех других заряженных тел.

Слайд 21

Электрическое поле
Если тела взаимодействуют без непосредственного контакта друг с другом, говорят,

что они взаимодействуют посредством поля

Неподвижные заряды создают только электрическое (электростатическое) поле.
Движущиеся заряды создают не только электрическое, но и магнитное поле

Слайд 22

Напряженность электрического поля
Электрическим полем называют вид материи, посредством которой происходит взаимодействие

электрических зарядов.
Поле, создаваемое неподвижными зарядами, называют электростатическим.
Свойства электрического поля: а)порождается электрическими зарядами; б)обнаруживается по действию на заряд; в)действует на заряды с некоторой силой.
Напряженность электрического поля в данной точке численно равна силе, с которой поле действует на единичный положительный заряд, помещенный в эту точку.

Слайд 23

Напряженность электрического поля.
Электрический заряд создает электрическое поле (на этот факт

впервые указал Фарадей). Посредством этого поля электрические заряды взаимодействуют между собой.
Электрические поля, которые создаются неподвижными электрическими зарядами называются электростатическими.
В настоящее время в физике принята теория близкодействия, согласно которой взаимодействие электрических зарядов результат действия поля одного заряда на другой заряд и поля второго заряда на первый.
Взаимодействие между зарядами осуществляется посредством электрического поля, непрерывно распределенного в пространстве.

Слайд 24

Электромагнитные поля распространяются в пространстве со скоростью света. Электромагнитное поле -

особая форма материи, посредством которой осуществляются электромагнитные взаимодействия заряженных тел, в общем случае движущихся относительно данной системы отсчета.
Электрическое поле - составная часть единого электромагнитного поля.

Слайд 25

Для обнаружения и опытного исследования электростатического поля используется пробный точечный положительный

заряд — такой заряд, который не искажает исследуемое поле (не вызывает перераспределения зарядов, создающих поле).
Если в поле, создаваемом зарядом Q, поместить пробный заряд Q0, то на него действует сила F, различная в разных точках поля, которая, согласно закону Кулона, пропорциональна пробному заряду Q0

Слайд 26

Напряженность электростатического поля
в данной точке есть физическая величина, определяемая

силой, действующей на пробный единичный положительный заряд, помещенный в эту точку поля:
Единица напряженности электростатического поля в СИ ньютон на кулон (Н/Кл)
1 Н/Кл - напряженность такого поля, которое на точечный заряд 1 Кл действует силой в 1 Н
Обычно в таблицах используют размерность напряженности В/м (1 Н/Кл = 1 В/м),

Слайд 27

Отношение не зависит от Q0 и характеризует электростатическое поле в той

точке, где пробный заряд находится. Напряженность является силовой характеристикой электростатического поля.

Слайд 28

Напряженность поля точечного заряда в вакууме
подставив в формулу определения напряженности

закон Кулона получим

Слайд 29

Направление вектора совпадает с направлением силы, действующей на положительный заряд.
Если

поле создается положительным зарядом, то вектор направлен вдоль радиуса-вектора от заряда во внешнее пространство.
(отталкивание пробного положительного заряда)
Если поле создается отрицательным зарядом, то вектор направлен к заряду
(притяжение пробного положительного заряда)

Слайд 30

Слайд 31

Графическое изображение электростатических полей.
Линии, касательные к которым в каждой точке

совпадают с направлением вектора поля. называются силовые линии поля. Они описывают напряженность поля.
В этом случае их можно называть - линиями напряженности
Линиям напряженности приписывают направление, совпадающее с направлением вектора в рассматриваемой точке линии.

Слайд 32

Так как в каждой данной точке пространства вектор напряженности имеет лишь

одно направление, то силовые линии векторного поля напряженности никогда не пересекаются.
В случае однородного поля (вектор напряженности в любой точке постоянен по модулю и направлению) - линии напряженности параллельны вектору напряженности.
Если поле создается точечным положительным зарядом, то линии напряженности - радиальные прямые, выходящие из заряда.
Если поле создается точечным отрицательным зарядом, то линии напряженности - радиальные прямые, входящие в заряд

Слайд 33

Линии напряженности электростатического поля начинаются на положительных электрических зарядах и заканчиваются

на отрицательных либо уходят в бесконечность.

Слайд 34

Линии напряженности электростатического поля для двух одинаковых по модулю одноименных и

разноименных точечных зарядов.

Слайд 35

Принцип суперпозиции электростатических полей
Рассмотрим систему неподвижных точечных зарядов Q1 Q2

..., Qn. Экспериментально доказано, что результирующая сила F, действующая со стороны поля на пробный заряд Q0 в любой точке поля, равна векторной сумме сил Fi, приложенных к нему со стороны каждого из зарядов Q

Слайд 36

Согласно определению напряженности
получим
F = Q0E и Fi =

Q0Ei
E- напряженность результирующего поля,
Ei - напряженность поля, создаваемого зарядом Qi.
Подставив эти выражения в формулу
получим:

Слайд 37

Эта формула выражает принцип суперпозиции (наложения) электростатических полей
напряженность результирующего поля, создаваемого

системой зарядов, равна геометрической сумме напряженностей полей, создаваемых в данной точке каждым из зарядов в отдельности.

Слайд 38

Рассмотрим пример применения принципа суперпозиции для нахождения напряженности результирующего электростатического

поля в точках А и В, создаваемого двумя неподвижными точечными положительными равными зарядами Q1 и Q2
Точка А равноудалена от зарядов, а точка В расположена ближе к заряду Q2
Точка А равноудалена от зарядов, а точка В расположена ближе к заряду Q2
Принцип суперпозиции позволяет вычислять напряженность результирующего поля любой системы неподвижных зарядов.

Электричество Лекция. Электрическое поле в вакууме

Содержание

1 Детлаф А.А. Курс физики (9-е изд., стер.) учеб. пособие:ИЦ.АКАДЕМИЯ, 2014.2.Трофимова

Фундаментальные взаимодействия в природеНа сегодня достоверно известно существование четырех фундаментальных взаимодействий:1.

Электричество и магнетизмЭлектростатикаЭлектрическое полеПостоянный токЭлектро-магнитные явленияПеременный токв вакуумев веществеМагнитное полев вакуумев

Электростатика —раздел учения об электричестве, в котором изучаются взаимодействия и

Было обнаружено, что часть заряженных тел притягивается, а часть отталкивается. Выбор

1.1.2.Свойства электрического заряда. Единица электрического заряда Кулон (Кл). В СИ эта

Элементарный электрический заряд существует в двух видах. Элементарный положительный электрический заряд

Свойства электрического заряда Все тела в природе способны наэлектризовываться или электризоваться,

Закон сохранения электрического заряда:алгебраическая сумма электрических зарядов любой замкнутой системы остается

1.2. Закон кулона1.2.1. Понятие точечного заряда.Для описания взаимодействия электрических зарядов вводится понятие

Закон КулонаЗакон Кулона — это закон о взаимодействии точечных электрических зарядов.Был открыт

Формулировка закона Кулона Сила взаимодействия F между двумя неподвижными точечными зарядами,

Векторная форма закона Кулона. Сила F направлена по прямой, соединяющей взаимодействующие

Коэффициент пропорциональности Электрическая постоянная

Силы кулоновского взаимодействия и III закон Ньютона. Кулоновские силы подчиняются третьему

Физический смысл величин в законе Кулона Из формулировки закона Кулонаследует, что

Принцип суперпозицииЕсли заряженное тело взаимодействует одновременнос несколькими заряженными телами, то результирующая

Электрическое полеЕсли тела взаимодействуют без непосредственного контакта друг с другом, говорят,

Напряженность электрического поляЭлектрическим полем называют вид материи, посредством которой происходит взаимодействие

Напряженность электрического поля. Электрический заряд создает электрическое поле (на этот факт