Электростатика

Электродинамика - раздел физики, в котором изучают электромагнитное взаимодействие между электрически заряженными телами и частицами.
Электромагнитным называют
взаимодействие (притяжение и
отталкивание), возникающее
между заряженными телами.
Электростатика - раздел
электродинамики, изучающий
взаимодействие неподвижных
(статических) зарядов.

Электрический заряд
Электрический заряд - физическая величина, определяющая силу электромагнитного взаимодействия
Существуют два вида электрических зарядов- положительные и отрицательные
Обозначение - q,
Единица измерения- Кулон (Кл)

Элементарный элeктрический заряд
Электрический заряд дискретен (квантован)
Q=ne,
где n- целое число.

Теории, касающиеся способов осуществления
взаимодействия между телами
ТЕОРИЯ
БЛИЗКОДЕЙСТВИЯ
ДЕЙСТВИЯ
НА РАССТОЯНИИ
Сущность: взаимодействие
между телами всегда осуществляется с помощью промежуточных звеньев (или среды), передающих взаимодействие от точки к точке с конечной скоростью
Обоснование:
Майкл Фарадей, Джеймс Клерк Максвелл
Сущность: действие передается мгновенно на сколь угодно большие расстояния непосредственно через пустоту
Сторонники:
Шарль Огюстен Кулон, Анри Ампер

Идеи Майкла Фарадея
Электрические заряды
не действуют друг на друга непосредственно.
Каждый из них создает в окружающем пространстве электрическое поле
Поле одного заряда действует
на другой заряд, и наоборот.
По мере удаления от заряда
поле ослабевает

Распространение электрических
взаимодействий
В
А
АВ
Сумел доказать:
Электрические взаимодействия распространяются в пространстве с конечной скоростью, равной скорости света в вакууме, т.е. С = 300 000 км/с
Это означает:
Если слегка передвинуть заряд А, то сила, действующая на заряд В, изменится, но не в то же мгновение, а лишь спустя некоторое время, которое можно рассчитать по формуле
АВ – расстояние между зарядами,
С – скорость распространения электромагнитных взаимодействий
Джеймс Максвелл

Закон сохранения заряда
Электрически изолированная система тел - система тел, через границу которой не проникают заряды.
Алгебраическая сумма зарядов электрически изолированной системы тел постоянна.
q1 + q2+ q3 +…+ qn = const

Электризация - процесс получения электрически заряженных тел из электро нейтральных.
Электризация трением:
а) участвуют два тела;
б) оба заряжаются:
одно - положительно, другое- отрицательно.
в) заряды обоих тел одинаковы по величине.
Электризация соприкосновением
с заряженным телом.
Электризация через влияние
( электростатическая индукция).

Закон Кулона
Сила взаимодействия
между двумя неподвижными
точечными зарядами,
находящимися в вакууме,
прямо пропорциональна
произведению модулей
зарядов, обратно
пропорциональна квадрату
расстояния между ними.

Закон Кулона

Сила взаимодействия направлена по прямой, соединяющей заряды, а её направление зависит от знаков зарядов: одноимённые заряды- отталкиваются, а разноимённые- притягиваются.
Коэффициент
пропорциональности
Электрическая постоянная

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.
Напряженность - силовая
характеристика электрического поля.
Единица измерения:

Силовые линии электрического поля.
Линии напряженности электростатического
поля - линии, касательные к которым в каждой точке
поля совпадают по направлению
с вектором напряженности
поля.
Направление линий соответствует направлению силы, действующей на положительный заряд

Напряженность поля
точечного заряда.
Принцип суперпозиции
(наложения) полей.

Вещество в электрическом поле
По электрическим свойствам вещества делят:
Проводники -
вещества, в которых
свободные заряды
перемещаются по всему
объёму.
Свободные заряды -
заряженные частицы
одного знака, способные
перемещаться под
действием
электрического поля.
Диэлектрики-
вещества, содержащие только связанные заряды.
Связанные заряды- разноимённые заряды, входящие в состав атомов и молекул, которые не могут перемещаться под действием поля независимо друг от друга.

Проводники в электрическом поле.
Электростатическая индукция-
перераспределение зарядов на поверхности
проводника, помещенного
в электростатическое поле.
Напряженность поля внутри
проводника равна нулю
(электростатическая защита).
Линии напряженности
перпендикулярны
поверхности проводника.
Поверхность металла - эквипотенциальная
поверхность.

Диэлектрики в электрическом поле
Полярные.
Молекулы-диполи.
Неполярные.

Напряженность электрического поля в диэлектрике меньше, чем в вакууме.
- диэлектрическая проницаемость,
показывает во сколько раз
напряженность
электростатического
поля в диэлектрике меньше,
чем в вакууме.

Всякое электростатическое поле - потенциально.
(т.к. оно способно совершить работу по перемещению заряда).
Свойства:
Если поле совершает положительную работу ( вдоль силовых линий ), то потенциальная энергия заряженного тела уменьшается и наоборот.
На замкнутой траектории работа электростатического поля равна 0.

ПОТЕНЦИАЛ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ПОЛЯ

Свойства:
-энергетическая характеристика электростатического поля.
- равен отношению потенциальной энергии заряда в поле к этому заряду.
- скалярная величина, определяющая потенциальную энергию заряда в любой точке электрического поля.
Величина потенциала считается относительно выбранного нулевого уровня.

РАЗНОСТЬ ПОТЕНЦИАЛОВ (НАПРЯЖЕНИЕ )
- это разность потенциалов в начальной и конечной точках траектории заряда.

СВЯЗЬ МЕЖДУ НАПРЯЖЕННОСТЬЮ ПОЛЯ И РАЗНОСТЬЮ ПОТЕНЦИАЛОВ

Практический интерес представляют системы из двух проводников, разделенных диэлектриком. Это конденсаторы, способные накапливать электрический заряд и соответственно энергию электростатического поля.
Энергия электрического поля внутри конденсатора равняется

Электроемкость, характеризующая способность конденсатора к накоплению заряда равна
где q – заряд положительной обкладки,
U – напряжение между обкладками.
Если увеличить площадь пластин (S), уменьшить расстояние между ними (d) или ввести между ними диэлектрик (с большей диэлектрической проницаемостью ε), то электроёмкость конденсатора увеличится.
Электроемкость конденсатора не зависит от заряда обкладок.
В СИ электроемкость измеряется в фарадах (Ф).

Конденсаторы бумажные и электролити-ческие
Конденсатор переменной емкости
Конденсаторы бумажные разной емкости на одно напряжение
Конденсаторы бывают:

Электроемкость C батареи, составленной из параллельно соединенных конденсаторов C1 и C2, рассчитывается по формуле
а батареи, составленной из последовательно соединенных конденсаторов, по формуле

Физический диктант №1
1. Какая физическая величина определяет
электромагнитное взаимодействие?
2. Как называется процесс, приводящий к появлению на телах электрических зарядов?
3. Может ли заряд существовать независимо от частицы?
4. В каких единицах измеряют электрический заряд?
5. Создаем ли мы заряды при электризации тел?
6. Способы электризации тел.
7. Если тело электрически нейтрально, то означает ли это, что оно не содержит электрических зарядов?
8. Верно ли утверждение, что в замкнутой системе алгебраическая сумма зарядов всех тел остается постоянной?
9.При увеличении расстояния между зарядами в три раза сила их взаимодействия…
10.Величина, характеризующая электрические
свойства среды.

Физический диктант №2.
1.Чему равна работа сил электростатического поля на замкнутой траектории.
2. От каких величин зависит работа сил электрического поля?
3. Энергетическая характеристика электрического поля.
4.Чему равна работа сил электрического поля при перемещении заряда перпендикулярно силовым линиям поля?
5. Как связана работа с потенциалами начальной и конечной точек траектории?
6. Как называют поверхности равного потенциала?
7. Как называют разность потенциалов между двумя точками поля?
8. Как направлен вектор напряженности эл.поля относительно эквипотенциальной поверхности?
9. Как связаны напряжение и напряженность электростатического поля?
10. Чему равен потенциал поля точечного заряда (формула)?