Електричний заряд Квантування та закон збереження заряду
Електричний заряд. Квантування та закон збереження заряду. Взаємодія зарядів. Закон Кулону.
Електричне поле. Напруженість поля. Принцип суперпозиції.
Робота сил поля. Потенційна енергія та потенціал. Енергія взаємодії системи зарядів.
Зв'язок між напруженістю електричного поля та потенціалом. Вектор циркуляції напруженості електричного поля.
Потік та дивергенція вектор напруженості електричного поля. Концепція циркуляції та ротор вектор.
Теорема Гауса. Застосування теореми до розрахунку полів зарядженої сфери, нитки, площині.
Діелектрики. Типи діелектриків. Поляризація діелектриків. Поляризованість діелектриків. Поверхневі пов'язані заряди. Зв'язок між поверхневою щільністю пов'язаних зарядів та поляризованістю.
Поле всередині діелектрика. Вектор електричного зміщення. Теорема Гауса для вектор D.
Провідники у зовнішньому електричному полі. Поле зарядженого провідника. Електроємність провідника. Конденсатори.
Енергія електричного поля. Енергія зарядженого конденсатора. Щільність енергії.
Постійний електричний струм. Сила струму. Носії струму. Рівняння безперервності. Електрорушійна сила.
Закон Ома (дві форми). Опір провідників. Закон Ома для неоднорідних та замкнутих ланцюгів.
Робота та потужність струму. Закон Джоуля-Ленца у диференційній та інтегральній формі.
Магнітне поле у вакуумі. Закон Ампера. Досвід Ерстеда.
Закон Біо-Савара-Лапласа. Магнітне поле прямого струму та кругового струму. Сила Лоренца
1)Електричний заряд. Квантування та закон збереження заряду. Взаємодія зарядів. Закон Кулона.
Електричний заряд- цефізична величина, що характеризує властивість частинок або тіл вступати в електромагнітні силові взаємодії.
Сукупність всіх відомих експериментальних фактів дозволяє зробити такі висновки:
Існує два роду електричних зарядів, умовно названих позитивними та негативними.
Заряди можуть передаватися (наприклад, при безпосередньому контакті) від тіла до іншого. На відміну від маси тіла, електричний заряд не є невід'ємною характеристикою даного тіла. Те саме тіло в різних умовах може мати різний заряд.
Одноіменні заряди відштовхуються, різноіменні – притягуються. У цьому вся також проявляється принципове відмінність електромагнітних сил від гравітаційних. Гравітаційні сили завжди є силами тяжіння.
Одним із фундаментальних законів природи є експериментально встановлений закон збереження електричного заряду.
В ізольованій системі алгебраїчна сума зарядів усіх тіл залишається постійною:
q1 + q2 + q3 +. + Qn = const.
Закон збереження електричного заряду стверджує, що у замкнутій системі тіл що неспроможні спостерігатися процеси народження чи зникнення зарядів лише однієї знака.
Сили взаємодії нерухомих зарядів прямо пропорційні добутку модулів зарядів і обернено пропорційні квадрату відстані між ними:
2)Електричне поле. Напруженість поля. Принцип суперпозиції.
Кожне заряджене тіло створює в навколишньому просторіелектричне поле.Це поле надає силову дію на інші заряджені тіла. Головна властивістьелектричного поля- дія на електричні заряди з деякою силою.
Напруженістю електричного поляназивають фізичну величину,рівну відношенню сили, з якою поле діє позитивний пробний заряд, поміщений у цю точку простору, до величини цього заряду:
Принцип суперпозиції: якщо в даній точці простору різні заряди створюють електричні поля, напруженості яких , , і т д., то результуюча напруженість поля в цій точці дорівнює:
3)Робота сил поля. Потенційна енергія та потенціал. Енергія взаємодії системи зарядів.
Робота переміщення заряду.На позитивний точковий заряд q в електричному полі з напруженістю E діє сила
F = q E. При переміщенні заряду на відрізку dl силами поля виконується робота
dA = F dl = q E dl cos (E, dl).
При переміщенні заряду силами електричного поля на довільному кінцевому відрізку з точки 1 в точку 2 ця робота дорівнює
Циркуляція вектора напруги електричного поля. Робота, що здійснюється силами електричного поля при переміщенні одиничного позитивного заряду по замкнутому контуру довжиною l, визначається як циркуляція вектора напруженості електричного поля:
Потенційна енергія взаємодії зарядів.
Енергія взаємодії системи зарядів.
Потенціал- це енергетична характеристика есп = енергії позитивного заряду у цій точці поля. це енергія по переміщенню одиничного заряду з даного поля на нескінченність (або навпаки).
4) Зв'язок між напруженістю електричного поля та потенціалом. Циркуляція вектора напруженості електричного поля (див. 3 питання).
5) Потік та дивергенція вектора напруженості електричного поля. Поняття про циркуляцію та ротор вектора.
6) Теорема Гауса. Застосуваннятеореми для розрахунку полів зарядженої сфери, нитки, площини.
Завдання визначення напруженості поля, створюваного різними зарядженими об'єктами, вирішується за допомогою т. Гаусса (Остроградського):
а) Проведемо ввзп як нам зручном.б)
Заряджені об'єкти характеризуються такими величинами: