Physics (стр. 4 из 7)

Два вида диэлектриков

Нейтральную систему зарядов называют электрическим диполем.

Полярные, состоящие из молекул, у которых центры распределения положительных и отрицательных зарядов не совпадают.

Неполярные, состоящие из атомов или молекул, у которых центры распределения положительных и отрицательных зарядов совпадают.

Поляризация диэлектриков.

Диэлектрическая проницаемость.

Смещение положительных и отрицательных связанных зарядов диэлектрика в противоположные стороны называют поляризацией.

Диэлектрическаяпроницаемостьсреды – это физическая величина, показывающая, во сколько раз модуль напряженности электрического поля

внутри однородного диэлектрика меньше модуля напряженности поля _о в вакууме.

, - физич. вел-на, характ. эл-кие св-ва среды

Данная формула справедлива только для однородной среды.

Е= k

-для точечного заряда и шара

- закон Кулона для зарядов, находящихся в однородном диэлектрике.

Силы между заряженными телами зависят от свойств среды, в которой эти тела находятся.

Потенциальная энергия заряженного тела в однородном электростатическом поле.

;

E

d₁-d₂ = Dd - на этом участке пути электрич. поле совершит положит. работу.

; F=qE;

A = qE (d₁-d₂) = qEd₁-qEd₂ = -(qEd₂-qEd₁) = - (Ep₂ – Ep₁) = - DEp

Если работа не зависит от формы траектории, то она равна изменению потенциальной энергии, взятому с противоположным знаком.

A = -(Wp₂-Wp₁) = -DWp

Потенциальная энергия заряда в однородном электрическом поле равна:

Wp = qEd

Заряд q в отличие от массы может быть как положит., так и отриц. Если A > 0, то DWp < 0, DW_k > 0. Если A < 0, то DWp > 0, DW_k < 0. Потенциальная энергия растет, а кинетическая энергия уменьшается.

A = DW_k

На замкнутой траектории, когда заряд возвращается в начальную точку, А = 0: А = -DWp = -(Wp₁-Wp₁) = 0

Wp = qEd – qEd₂

Физический смысл имеет не сама потенциальная энергия, а разность ее значений, определяемая работой поля при перемещении заряда из начального положения в конечное.

, где

e - диэлектрическая проницаемость среды

Е_о – напряженность поля в вакууме

Е – напряженность электрического поля внутри однородного диэлектрика

ПОТЕНЦИАЛ ЭЛЕКТРОПОЛЯ И РАЗНОСТЬ ПОТЕНЦИАЛОВ

На замкнутой траектории работа электростатического поля всегда равна 0. Поля, обладающие таким свойством, называют потенциальными. Работу потенциального поля можно выразить через изменение потенциальной энергии. А = - (Wp₂ – Wp₁).

Wp~q.

- потенциал эл. поля

φ (фи) – скаляр, энергетическая характеристика электрического поля.

- потенциал однородного поля.

А = - (Wp₂ – Wp₁) = - q(φ₂- φ₁)=q(φ₁- φ₂)=qU

U = φ₁ - φ_{2 =}

– разность потенциалов (напряжение)

Разность потенциалов между двумя точками равна 1, если при перемещении зарядов в 1 Кл из одной точки в другую эл. поле совершает работу в 1 Дж. Эту единицу называют вольтом (В); 1В = 1Дж/1 Кл

СВЯЗЬ МЕЖДУ НАПРЯЖЕННОСТЬЮ ЭЛ. ПОЛЯ И РАЗНОСТЬЮ ПОТЕНЦИАЛОВ. ЭКВИПОТЕНЦИАЛЬНЫЕ ПОВЕРХНОСТИ.

А= qEDd – электрическое поле совершает работу

А = q(φ₁ – φ₂) = qU

[1В/м] - модуль вектора напряженности поля

Формула показывает: чем меньше меняется потенциал на расстоянии Dd, тем меньше напряженность электрического поля; если потенциал не меняется совсем, то напряженность поля равно 0.

При перемещении положительного заряда в направлении напряженности

электрическое поле совершает положительную работу А = q(φ₁ – φ₂), то потенциал φ₁ больше потенциала φ₂. Напряженность электрического поля направлена в сторону убывания потенциала.

E = 1, если разность потенциалов между двумя точками на расст. 1 м в однородном поле = 1 В.

Все точки поверхности, перпендикулярные силовым линиям, имеют один и тот же потенциал. Все точки внутри проводника имеют один и тот же потенциал. Напряженность поля внутри проводника равна 0.

A=0; φ₁₌ φ₂

ЭЛЕКТРОЕМКОСТЬ. ЕДИНИЦЫ ЭЛ.ЕМКОСТИ.

В сильном электрическом поле (при большом напряжении) диэлектрик становится проводящим. Чем меньше увеличивается напряжение между проводниками, тем больший заряд можно на них накопить.

Физическую величину, характеризующую способность двух проводников накапливать электрический заряд, называют электроемкостью.

Отношение заряда q одного из проводников к разности потенциалов между этим проводником и соседним не зависит от заряда. Оно определяется геометрическими размерами проводников, их формой и взаимным расположением, а также электрическими св-вами окр. среды.

- электроемкость

Чем меньше напряжение, тем больше электроемкость проводников.

Электроемкость двух проводников = 1, если при сообщении им зарядов + 1 Кл и – 1Кл между ними возникает разность потенциалов 1В. Эту единицу называют фарад (Ф); 1Ф = 1 Кл / В.

Микрофарад (мкФ) = 10^-6 Ф

Пикофарад (пФ) = 10^-12 Ф

, где

q – заряд пластины

S – площадь пластины

Е – напряженность

e - физическая величина, характеризующая эл. св-ва среды

e_о– электрическая постоянная (8,854 ^. 10^-12 Ф ^. м^-1)

КОНДЕНСАТОРЫ

~ ; U = EDd;

Dd – расстояние между пластинами

, где

С – емкость конденсатора с диэлектриком

С_о – емкость конденсатора без диэлектрика

ЭНЕРГИЯ ЗАРЯЖОННОГО КОНДЕНСАТОРА.

- для потенциальной энергии заряда в однородном поле энергии конденсатора, где

q – заряд конденсатора,

d – расстояние между пластинами

Еd = U, где

U – разность потенциалов между обкладками конденсата

-энергия конденсатора

- электроемкость конденсатора

- энергия каждого элемента

~E²

- для плотности энергии

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК. СИЛА ТОКА

Электрическим током называют упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц. Возникает при упорядоченном перемещении свободных электронов или частиц. За направление тока принимают направление движения положительно заряженных частиц.

Действия тока: тепловое, магнитное, химическое.

Заряд, перенесенный в единицу времени, служит основной количественной характеристикой тока, называемой силой тока.

, где