Электрическое поле. Напряженность электрического поля. Электрическое поле точечного заряда. Принцип суперпозиции полей.
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО Электрический заряд. Взаимодействие заряженных тел. Закон Кулона. Закон сохранения заряда
Электрический заряд – это физическая величина, характеризующая свойство тел или частиц вступать в электромагнитное взаимодействие. Существует два вида зарядов, которые условно называют положительными и отрицательными. Единица измерения заряда в СИ -– кулон (Кл). Она выражается через основную единицу СИ – ампер (А). . Носителями заряда являются элементарные частицы. Электрический заряд любого тела состоит из целого числа n элементарных зарядов , где - элементарный заряд. Заряд электрона – е, заряд протона +е. Точечным зарядом называют заряженное тело, размерами которого можно пренебречь. Закон взаимодействия неподвижных точечных зарядов экспериментально установил Кулон. Закон Кулона: Сила электрического взаимодействия между двумя точечными электрическими зарядами прямо пропорциональна произведению величин зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними и направлена вдоль прямой, соединяющей эти заряды. ,(3.1) где - для вакуума; - для среды; - электрическая постоянная, - относительная диэлектрическая проницаемость среды. Одноименные заряды отталкиваются, разноименные – притягиваются .
Закон сохранения электрического заряда. Алгебраическая сумма электрических зарядов замкнутой системы тел остается постоянной при любых процессах в этой системе: .
Электрическое поле. Напряженность электрического поля. Электрическое поле точечного заряда. Принцип суперпозиции полей. Электрические заряды не действуют друг на друга непосредственно. Каждый из них создает в окружающем пространстве электрическое поле. Электрическое поле – вид материи, посредством которой осуществляется взаимодействие электрических зарядов. Если электрические заряды неподвижны, то поле является электростатическим. Напряженность поля – физическая величина, равная отношению силы, с которой поле действует на точечный положительный (пробный) заряд q, помещенный в данную точку поля, к величине этого заряда: (3.2) вектор напряженности совпадает по направлению с вектором силы. Единица измерения напряженности или (вольт на метр). Напряженность электростатического поля точечного заряда Q можно определить, используя закон Кулона:
и формулу (3.2): (3.3) Здесь r – расстояние от заряда до точки, в которой определяется напряженность. Для изображения поля используют линии напряженности (силовые линии), касательные к которым в каждой точке дают направление вектора напряженности. На рис. показаны силовые линии точечного положительного заряда, на рис. – отрицательного заряда. Густота силовых линий там больше, где больше напряженность поля. Каждый электрический заряд создает электрическое поле независимо от наличия других зарядов. Принцип суперпозиции: напряженность поля, созданная двумя и более зарядами, находится как векторная сумма полей, созданных каждым зарядом в отдельности.
3.3 Электромагнитная индукция. Магнитный поток
В 1831 г. Фарадей открыл явление электромагнитной индукции, заключающееся в возникновении тока под действием переменного магнитного поля. Схема опытов Фарадея приведена на рисунках. Он установил, что ток в первой катушке возникает: · при движении постоянного магнита относительно катушки (рис.); · при изменении тока во второй катушке ; · при движении катушек относительно друг друга (во второй при этом существует постоянный ток). Отсюда можно сделать вывод: в замкнутом контуре возникает ток при изменении магнитного потока, пронизывающего контур. Магнитным потоком Ф через поверхность площадью S называется скалярная величина, равная произведению модуля вектора магнитной индукции на площадь S и косинус угла между нормалью к поверхности и вектором (рис.): Магнитный поток можно наглядно истолковать как величину, пропорциональную числу линий магнитной индукции, пронизывающих контур. Единица измерения потока – вебер: Величина индукционного тока пропорциональна скорости изменения магнитного потока, отсюда с учетом закона Ома следует закон для ЭДС индукции. ЭДС индукции равна скорости изменения магнитного потока, пронизывающего контур (производной от потока по времени): (3.20) Знак минус в правой части отражает правило Ленца. Правило Ленца гласит: возникающий в замкнутом контуре ток своим магнитным полем противодействует тому изменению магнитного потока, которым он был вызван (то есть) противодействует причине, его породившей). На рис. показан опыт с внесением магнита в замкнутое кольцо. Возникающий в кольце индукционный ток создает магнитное поле, препятствующее внесению магнита, и отталкивает кольцо от магнита. При внесении магнита в разрезанное кольцо эффект отсутствует.
Популярное: Почему двоичная система счисления так распространена?: Каждая цифра должна быть как-то представлена на физическом носителе... Модели организации как закрытой, открытой, частично открытой системы: Закрытая система имеет жесткие фиксированные границы, ее действия относительно независимы... Как выбрать специалиста по управлению гостиницей: Понятно, что управление гостиницей невозможно без специальных знаний. Соответственно, важна квалификация... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (208)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |