Раздел 1. Электростатика
№1. Дать понятие эл-кого заряда. Что такое аддитивность заряда?
Электрический заряд – это состояние тела, которое характеризуется силовым действием со стороны других заряженных тел(частиц). Заряды дискретны( =-1,602*10-19Кл) – это элементарный заряд или заряд Кулона.
В природе встречаются заряды 2х знаков «-» и «+».
Заряд тела: q, Q;
Знак заряда: -q.
Аддитивностьзаряда - свойство заряда, заключающееся в том, что заряд можно разделить на несколько частей, при этом сам заряд будет равен сумме зарядов частей, на которые он разделен.
№2 Сформулировать з.Кулона.
Закон Кулона (точечный) описывает взаимодействие 2-х неподвижных зарядов в вакууме.
Точечный заряд – это заряженное тело, размерами которого можно пренебречь.
=r
r= /r – это единичный вектор направления
Взаимодействие в замкнутой системе подчинено 3 з. Ньютона.
1= - 2
2=k* * r
k=1\4Пɛ0
ɛ0=8,85*10-12; [Ф\м] – универсальная электрическая постоянная
q1*q2>0 если взаимодействую заряды одного знака, то они отталкиваются
q1*q2<0если разноимённых, тогда притягиваются
На практике взаимодействие проходит в системе зарядов и описывается с помощью принципа суперпозиции СИ.
N >>1
q-?
Воспользуемся з. Кулона для qqi:
Рассмотрим систему из 3х зарядов:
№3 Дать определение электрического поля.
Электрическое поле — это особый вид материи, которая существует вокруг электрически заряженных элементарных частиц (электроны и протоны). Через электрические поля передаётся воздействие одного электрического заряда (неподвижного) на иной неподвижный электрический заряд. Данное взаимодействие происходит в соответствии с известными законами Кулона.
Пусть q -неподвижный, а q0может находиться где удобно и называется пробным зарядом.
Положение q0, определяется
q(M)= q(F)= q0(M)/q0
a) ЭП порождается электрическим зарядом согласно: q(M)= * r
б) ЭП порождает себя силовым действием на заряд согласно: q(0)=q0
Размерность ЭП в СИ [E]=B/м=H/Кл, В=(кг*м2)/(А*с3)
Поле яв-сяцентральным или центрально симметричным:
Э л.поле начинается на положительном заряде и заканчивается на отрицательном.
№4 Сформулировать з. сохранения заряда.
З. сохранения заряда: алгебраическая сумма зарядов в любой электрической изолированной системе не изменяется.
№5Сформулировать принцип суперпозиции.
Результат воздействия на частицу нескольких внешних сил есть векторная сумма воздействия этих сил.
№6Изобразить картину поля Е следующих систем:
а) двух точечных зарядов +q и - q, +q и +q;????????
б) двух параллельных плоскостей с зарядами + σ и —σ, +σ и +σ.?????
№7Сформулировать и записать теорему Гаусса для зарядов в вакууме.
Поток вектора напряжённости электрического поля через любую произвольно выбранную замкнутую поверхность пропорционален заключённому внутри этой поверхности электрическому заряду.
Т. Гаусса для зарядов в вакууме:потоком эл. поля Е через поверхность Sназ-ют величину:
— суммарная величина заряда внутри этой поверхности
— электрическая постоянная.
№8Сформулировать и записать теорему о циркуляции поля Е.
Поскольку электростатическое поле является центральным, то силы, действующие на заряд в таком поле, являются консервативными. Так как представляет собой элементарную работу, которые силы поля производят над единичным зарядом, а работа консервативных сил на замкнутом пути равна нулю, то
Это утверждение называется теоремой о циркуляции поля E.
№9Дать определение потенциала и разности потенциалов.
Потенциал – это величина, численно равна потенциальной энергии единичного положительного заряда в данной точке.
Потенциал электростатического поля — скалярная величина, равная отношению потенциальной энергии заряда в поле к этому заряду:
- энергетическая характеристика поля в данной точке. Потенциал не зависит от величины заряда, помещенного в это поле.
Т.к. потенциальная энергия зависит от выбора системы координат, то и потенциал определяется с точностью до постоянной.
- следствие принципа суперпозиции полей (потенциалы складываются алгебраически).
Потенциал численно равен работе поля по перемещению единичного положительного заряда из данной точки электрического поля в бесконечность.
В СИ потенциал измеряется в вольтах:
Разность потенциалов:
Напряжение — разность значений потенциала в начальной и конечной точках траектории.
Напряжение численно равно работе электростатического поля при перемещении единичного положительного заряда вдоль силовых линий этого поля.
Разность потенциалов (напряжение) не зависит от выбора системы координат!
№10Записать выражения для поля и потенциала точечного заряда.
Поле точечного заряда:
Потенциал точечного заряда:
№11Определение диполя. Какие силы действуют на диполь во внешнем электрическом поле?
Эл.диполь – совокупность жестко закреплённых зарядов, равных по величине, но разных по знаку. На диполь действуют силы Кулона и вращательный момент. =