Справочный модуль по электростатике

Справочный модуль по электростатике

(для подготовки к зачётам, экзаменам)

Электростатика – раздел физики, в котором изучают электрические поля, создаваемые неподвижными электрическими зарядами.

Электрический заряд – физическая величина, характеризующая свойства тел частиц вступать в электромагнитные взаимодействия.

(кулон).

Электрические заряды делятся на положительные и отрицательные. Одноимённые заряды друг от друга отталкиваются, разноимённые– притягиваются.

Опыты показывают, что электрический заряд дискретен, то есть заряд любого заряженного тела равен целому числу элементарных зарядов:

.

– элементарный заряд, N – целое число.

Электрон и протон являются соответственно носителями элементарных отрицательного и положительного зарядов.

Закон сохранения электрического заряда: в замкнутой системе алгебраическая сумма электрических зарядов есть величина постоянная при любых процессах, происходящих внутри этой системы.

Закон Кулона (1785 г.): сила взаимодействия двух точечных и неподвижных электрических зарядов, находящихся в вакууме, прямо пропорциональна произведению зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.

В системе СИ:

электрическая постоянная.

Диэлектрическая проницаемость среды ℰ – величина, показываю-щая во сколько раз сила взаимодействия зарядов в среде (F) меньше силы взаимодействия в вакууме (F₀).

. .

Закон Кулона в среде:

Взаимодействие электрических зарядов осуществляется посредством электрического поля. Каждый заряд создаёт в окружающем пространстве электрическое поле, которое воздействует на другие заряды.

Электрическое поля – вид материи, осуществляющий взаимодействие неподвижных электрических зарядов.

Характеристики электрического поля.

Напряжённость электрического поля величина, равная силе, действующей на единичный положительный заряд со стороны электрического поля.

Индукция электрического поля – величина, не зависящая от свойств среды и определяемая соотношением

Потенциал электрического поля – величина, равная потенциаль-ной энергии единичного положительного заряда в данной точке.

Для точечного заряда:

Напряжённость

Индукция

Потенциал

Разность потенциалов между двумя точками – величина, равная работе по перемещению единичного положительного заряда между этими точками.

Принцип суперпозиции (наложения) электрических полей: напряжённость электрического поля системы зарядов равна векторной сумме напряжённостей полей, создаваемых каждым зарядом в отдельности:

.

Силовая линия электрического поля – линия, касательная к которой в любой точке совпадает с направлением вектора напряжённости электрического поля.

Эквипотенциальные поверхности – поверхности одинакового потенциала.

Проводники – вещества, в которых могут свободно перемещаться электрические заряды (свободные заряды). Проводниками является металлы, уголь, растворы электролитов.

Диэлектрики – вещества, с которых электрические заряды (связанные заряды) не могут свободно перемещаться и остаются в тех местах, где они появляются (янтарь, эбонит, каучук, фарфор, стекло, пластмассы).

Электрическая индукция – явление разделения разноимённых зарядов в проводнике под действием внешнего электрического поля.

Поляризация диэлектрика – смещение в противоположные стороны разноимённых связанных зарядов, входящих в состав атомов и молекул диэлектрика.

Электроёмкость проводника - величина, равная заряду, который изменяет потенциал проводника на единицу.

. (фарад).

Конденсатор – система из двух проводников (обкладок), разделённых слоем диэлектрика.

Электроёмкость конденсатора - величина, определяемая отношением заряда одной из обкладок к разности потенциалов между обкладками.

напряжение между обкладками.

С

+q -q

Электроёмкость плоского конденсатора:

S

.

d

Последовательное соединение конденсаторов:

C₁ C₂

Параллельное соединение конденсаторов:

C₁

C₂

Энергия электрического поля между обкладками конденсатора:

; ;

.