- •1.Кинематика. Перемещение, скорость, ускорение.
- •2.Законы Ньютона
- •3.Закон сохранения импульса
- •4.Работа, кинетическая энергия
- •5.Потенциальные силы, потенциальная энергия, закон сохранения энергии
- •6.Гравитационное поле, потенциальная энергия гравитационного поля
- •7.Центральный удар, абсолютно упругий и абсолютно неупругий удар
- •8.Вращательное движение, угловая скорость, угловое ускорение
- •9.Момент инерции, момент сил, закон вращательного движения
- •10.Термодинамическое уравнение состояния идеального газа
- •11.Кинетическое уравнение состояния идеального газа, внутренняя энергия
- •12.Барометрическая формула Больцмана
- •13.Распределение Максвелла
- •14.Броуновское движение
- •15.Первое начало термодинамики. Работа, теплота ,внутренняя энергия.
- •16.Изобарический и изохорические процессы, теплоемкость в таких процессах
- •17.Изотермический и адиабатический процессы: реализация, работа и уравнения
- •18.Второе начало термодинамики, формулировки Томпсона и Клаузиуса
- •19.Цикл Карно
- •Описание цикла Карно:
- •20.Энтропия: определение, закон возрастания энтропии
- •21.Процессы переноса, законы Фика и Фурье
- •22.Закон Кулона, напряженность электрического поля, закон суперпозиции
- •23.Опыт Милликена, заряд электрона.
- •24.Поле электрического диполя
- •25.Теорема Гаусса, примеры ее применения
- •26.Потенциал электрического поля
- •27.Проводники и диэлектрики во внешнем поле
- •28.Диэлектрики, диэлектрическая проницаемость, восприимчивость и вектор поляризации
- •29.Электрическое поле на границе диэлектриков
- •30.Электрическая ёмкость проводника, конденсатор
- •31.Энергия электрического поля
25.Теорема Гаусса, примеры ее применения
Теорема Гаусса — основная теорема электродинамики, которая применяется для вычисления электрических полей, входит в систему уравнений Максвелла. Она выражает связь между потоком напряжённости электрического поля сквозь замкнутую поверхность и зарядом в объёме, ограниченном этой поверхностью.
Применение теоремы Гаусса: Для вычисления электромагнитных полей используются следующие величины: объёмная плотность заряда; поверхностная плотность заряда: (где dS — бесконечно малый участок поверхности); линейная плотность заряда: (где dl — длина бесконечно малого отрезка.)
-Расчёт напряжённости бесконечной плоскости
Рассмотрим поле, создаваемое бесконечной однородной заряженной плоскостью. Пусть поверхностная плотность заряда плоскости одинакова и равна σ. Представим себе мысленно цилиндр с образующими, перпендикулярными к плоскости, и основанием ΔS, рас положенным относительно плоскости симметрично. В силу симметрии E' = E'' = E. Поток вектора напряжённости равен 2EΔS. Применив теорему Гаусса, получим: из которого
-Расчёт напряжённости бесконечной нити
Рассмотрим поле, создаваемое бесконечной нитью с линейной плотностью заряда, равной λ. Пусть требуется определить напряжённость, создаваемую этим полем на расстоянии R от нити. Возьмём в качестве гауссовой поверхности цилиндр с осью, совпадающей с нитью, радиусом R и высотой Δl. Тогда поток напряжённости через эту поверхность рассчитывается следующим образом:
В силу симметрии, модуль напряжённости в любой точке поверхности цилиндра будет одинаков. Тогда поток напряжённости через эту поверхность рассчитывается следующим образом:
Учитывается только площадь боковой поверхности цилиндра, так как поток через основания цилиндра равен нулю. Приравнивая 1 и 2 выражения, получим:
26.Потенциал электрического поля
Электростатический потенциа́л — скалярная энергетическая характеристика электростатического поля, характеризующая потенциальную энергию поля, которой обладает единичный заряд, помещённый в данную точку поля.
Электростатический потенциал равен отношению потенциальной энергии взаимодействия заряда с полем к величине этого заряда:
Напряжённость электростатического поля E и потенциал связаны соотношением: Здесь — оператор набла, то есть в правой части равенства стоит вектор с компонентами, равными частным производным от потенциала по соответствующим координатам, взятый с противоположным знаком
Воспользовавшись этим соотношением и теоремой Гаусса для напряжённости поля , легко увидеть, что электростатический потенциал удовлетворяет уравнению Пуассона. В единицах системы СИ: , где — электростатический потенциал (в вольтах), — объёмная плотность заряда (в кулонах на кубический метр), а — диэлектрическая проницаемость вакуума (в фарадах на метр).
Поскольку потенциал может быть определён с точностью до произвольной постоянной, то непосредственный физический смысл имеет не сам потенциал, а разность потенциалов, которая определяется как: где: — потенциал в точке 1, — потенциал в точке 2, — работа поля по переносу пробного заряда q * из точки 1 в точку 2. При этом считается, что все остальные заряды при такой операции «заморожены».
В СИ за единицу разности потенциалов принимают вольт (В). Разность потенциалов между двумя точками поля равна одному вольту, если для перемещения между ними заряда в один кулон нужно совершить работу в один джоуль: 1В = 1 Дж/Кл (L²MT−3I−1). В СГС единица измерения потенциала не получила специального названия. Разность потенциалов между двумя точками равна одной единице потенциала СГСЭ, если для перемещения между ними заряда величиной одна единица заряда СГСЭ нужно совершить работу в один эрг. Приближенное соответствие между величинами: 1 В = 1/300 ед. потенциала СГСЭ