3.Электричество и магнетизм

3.1. Электростатика

1. Что такое электрическое поле?

Это поле возникающее вокруг заряженного тела. частная форма проявления электромагнитного поля; создается электрическими зарядами или переменным магнитным полем и характеризуется напряженностью электрического поля.

2. Закон сохранения электрического заряда.

Алгебраическая сумма электрических зарядов любой замкнутой системы остается не изменой, какие бы процессы ни происходили внутри данной системы.

3. Закон Кулона.

Сила взаимодействия F между двумя неподвижными зарядами, находящимися в вакууме, пропорциональна зарядам и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. сила взаимодействия F между двумя неподвижными точечными зарядами, находятся в вакууме, пропорциональна зарядам Q1 и Q2 и обратнопропорционально квадрату расстояния r между ними: F=k

4. Что называется напряженностью электрического поля?

Векторная физическая величина, определяемая силой, действующей на единичный положительный заряд, помещенный в данную точку поля. E=F/q

5. Напряженность поля точечного заряда.

E=kq/r²

6. Принцип суперпозиции полей.напряженность Е результирующего поля, создаваемая системой зарядов, равна геометрической сумме напряженности полей, создаваемых в данной точке каждым из зарядов в отдельности.

7. Что называют силовыми линиями электрического поля? Нарисуйте силовые линии поля точечного заряда.

Линии (воображаемые линии), касательные к которым в каждой точке совпадают с направление вектора E.

8. Поток вектора напряженности.

9. Теорема Остроградского-Гаусса для электростатического поля в вакууме.

Поток вектора напряженности электрического поля в вакууме сквозь произвольную замкнутую поверхность равен алгебраической сумме заключенных внутри этой поверхности зарядов, деленных на ε₀.

10. Поверхностная плотность заряда. Напряженность поля равномерно заряженной бесконечной плоскости.

σ=dq/dS, где dq – заряд малого элемента заряженной поверхности площадью dS. Напряженность поля равномерно заряженной бесконечной плоскости: E=σ/2ε₀ε

11. Поверхностная плотность заряда. Напряженность поля двух разноименно заряженных плоскостей.

σ=dq/dS, где dq – заряд малого элемента заряженной поверхности площадью dS. Напряженность поля двух разноименно заряженных плоскостей: E=σ/ε₀

12. Линейная плотность заряда. Напряженность поля равномерно заряженной бесконечной нити.

τ=dq/dl, где dq – заряд малого участка заряженной линии длиной dl. Напряженность поля равномерно заряженной бесконечной нити: E=τ/2πεε₀.

13. Какое поле называется однородным?

Электрическое поле называется однородным, если напряженность одинакова во всех точках пространства.

14. Чему равна работа сил электростатического поля по перемещению заряда из одной точки поля в другую?

A=q(φ₁-φ₂)

15. Что называется потенциалом?

Потенциал - энергетическая характеристика поля, которая определяется через работу по перемещению пробного заряда из бесконечности в данную точку и наоборот.

16. Потенциал поля точечного заряда.

Ψ=-потенциал. Ψ=A/q_пр φ=kq/r

17. Что называют эквипотенциальной поверхностью? Какой угол составляет эквипотенциальная поверхность с силовой линией?

Поверхность, во всех точках которой потенциал одинаковый называется эквипотенциальной. Составляет угол 90⁰.

18. Что называют эквипотенциальной поверхностью? Нарисуйте эквипотенциальные поверхности поля точечного заряда.

Поверхность, во всех точках которой потенциал одинаковый называется эквипотенциальной.

19. Что называется разностью потенциалов?

Разность потенциала двух точек поля равна работе сил поля по перемещению единичного положительного заряда из одной точки в другую. двух точек в электрическом поле определяется работой, совершаемой силами поля, при перемещении единичного положительного заряда из точки 1 в точку 2.

20. Связь между напряженностью и потенциалом.

21. Циркуляция вектора напряженности электростатического поля.

Циркуляция вектора напряженности электростатического поля числено равна работе, которую совершает электростатические силы при перемещение единичного положительного электрического заряда по замкнутому пути.

22. Чему равна циркуляция вектора напряженности электростатического поля?

23. Что является силовой и энергетической характеристикой электростатического поля?

Силовая характеристика – напряженность, энергетическая – потенциал.

24. Что такое электрический диполь?

Это система двух связанных точек одинаковых по модулю и противоположных по знаку точечных заряда расстояние, между которыми гораздо меньше расстояния до рассматриваемой точки.

25. Что называется дипольным моментом (электрическим моментом диполя)?

Величина диполя, характеризующаяся векторной величиной, называется электрическим моментом диполя. P_i=ql

26. Какие молекулы называются неполярными?

Молекулы у которых при отсутствие электрического поля отсутствует дипольный момент. Молекулы имеют симметричное строение, т.е. центры «тяжести» полож и отриц зарядов в отсутствии внешнего электрического поля совпадают, и дипольный момент молекулы равен нулю – НЕПОЛЯРНЫЕ МОЛЕКУЛЫ.

27. Какие молекулы называются полярными?

При отсутствие внешнего электрического поля, молекулы обладают дипольным моментом отличным от нуля. Молекулы имеют ассиметричное строение, т.е. центры тяжести не совпадают. Таким образом, эти молекулы в отсутствии внешнего электрического поля обладают дипольным моментом -ПОЛЯРНЫЕ МОЛЕКУЛЫ.

28. Что называется электронной поляризацией диэлектрика?

Молекулы неполярных диэлектриков под действием внешнего электрического поля приобретают дипольный момент и выстраиваются вдоль поля.

29. Что называется ориентационной поляризацией диэлектрика?

Ориентационная поляризация – молекулы полярных диэлектриков, обладающие дипольным моментов, выстраиваются преимущественно вдоль поля.

30. Что называют поляризацией диэлектрика?

Это явление приобретения помещенным в электрическое поле диэлектриком полярность.

31. Что называется поляризованностью?

Это отношение электрического дипольного момента малого объема ΔV диэлектрика к величине этого объема: p=1/ΔV*Σp_i.. дипольный момент единицы объема диэлектрика.

32. Зависимость поляризованности диэлектрика от напряженности электрического поля для изотропных диэлектриков.

33. Какие заряды называются связанными? Свободными?

Связанными называют заряды, которые входят в состав атомов и молекул, а также заряды ионов в кристаллических твердых телах с ионной решеткой. Свободные – заряды, носители тока, дырки, ионы, избыточные заряды.

34. Пластина из диэлектрика помещена в конденсатор. Чему равна напряженность результирующего поля в диэлектрике?

35. Что показывает диэлектрическая проницаемость вещества?

Она показывает во сколько раз напряженность поля внутри диэлектрика меньше чем в вакууме. Безмерная величина называется диэлектрической проницаемостью среды.

36. Взаимосвязь между диэлектрической проницаемостью и диэлектрической восприимчивостью вещества.

ε=1+χ

37. Вектор электрического смещения.

При переходе из одной среды в другую напряженность электрического поля меняется скачкообразно, для характеристики непрерывного электростатического поля вводится вектор электрического смещения (D)

38. Теорема Остроградского-Гаусса для электростатического поля в диэлектрике. Поток вектора смещения электростатического поля в диэлектрике сквозь произвольную замкнутую поверхность равен алгебраической сумме заключенных внутри этой поверхности свободных электрических зарядов.

39. Условия на границе раздела двух диэлектриков.

40. Условия на границе раздела проводник-диэлектрик. Dτ=0

Eτ=0

41. Что такое сегнетоэлектрик? Чем отличается сегнетоэлектрик от всех остальных диэлектриков?

Сегнетоэлектриками называются, кристаллические диэлектрики, в которых поляризация сохраняется после исчезновения электрического поля. Отличаются наличием области самопроизвольной поляризации.

42. Проводнику сообщен некоторый заряд. Чему равна напряженность поля внутри проводника? Потенциал? Напряженность поля внутри проводника равна 0, потенциал постоянен

43. Незаряженный проводник помещен в однородное электрическое поле с напряженностью . Какова напряженность поля внутри проводника?

Е=0

44. Что называют электроемкостью проводников? От чего зависит электроемкость? В каких единицах измеряется?

Электроемкость проводника численно равна заряду, который нужно сообщить этому проводнику, для того чтобы изменить его потенциал на единицу. C=q/φ. Электрической ёмкостью проводника называется отношение заряда проводника к его потенциалу. C=q/φ. Емкость проводника зависит от его размеров и формы, но не зависит от материала, агрегатного состояния, формы и размеров полостей внутри проводника.

Измеряется [Ф]

45. Емкость конденсатора. От чего зависит емкость конденсатора?

Емкость конденсатора – физическая величина, равная отношению заряда q, накопленного в конденсаторе, к разности потенциалов φ₁-φ₂ между обкладками: C=q/Δφ. Физическая величина, равная отношению заряда, накопленного в конденсаторе, к разности потенциалов между его обкладками. Зависит от диэлектрической проницаемости диэлектрика между пластинами

Зависит от форма, размера и диэлектрика.

46. Емкость плоского конденсатора.

47. Параллельное соединение конденсаторов. Чему равна общая емкость?

С_общ=С₁+С₂+…

48. Последовательное соединение конденсаторов. Чему равна общая емкость?

1/С_общ=1/С₁+1/С₂+…

49. Энергия заряженного конденсатора.

W=qU/2=q²/2C=CU²/2

50. Объемная плотность энергии электростатического поля.

w=W/V=1/2εε₀E²=1/2ED