Закон Кулона Условия выполнения закона Кулона Закон сохранения электрического заряда



Дата27.11.2016
өлшемі18,85 Kb.
түріЗакон
  • Электростатика

Содержание

  • Что такое электростатика?
  • Закон Кулона
  • Условия выполнения закона Кулона
  • Закон сохранения электрического заряда
  • Электрическое поле
  • Напряженность электрического поля
  • Электрическое поле точечного заряда
  • Диэлектрики в электрическом поле
  • Разность потенциалов
  • Тест
  • Загадки
  • Задачи

Что такое электростатика?

  • Электростатика — раздел электродинамики, изучающий взаимодействие неподвижных электрических зарядов.
  • Между одноимённо заряженными телами возникает электростатическое (или кулоновское) отталкивание, а между разноимённо заряженными — электростатическое притяжение. Явление отталкивания одноименных зарядов лежит в основе создания электроскопа — прибора для обнаружения электрических зарядов.
  • В основе электростатики лежит закон Кулона. Этот закон описывает взаимодействие точечных электрических зарядов.

Закон Кулона

  • Закон Кулона — это закон о взаимодействии точечных электрических зарядов.
  • Был открыт Кулоном в 1785 г. Проведя большое количество опытов с металлическими шариками, Шарль Кулон дал такую формулировку закона:
  • Сила взаимодействия двух точечных неподвижных заряженных тел в вакууме направлена вдоль прямой, соединяющей заряды, прямо пропорциональна произведению модулей зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.

Важно отметить, что для того, чтобы закон был верен, необходимо:

  • 1.Точечность зарядов — то есть расстояние между заряженными телами на много больше их размеров.
  • 2. Их неподвижность. Иначе уже надо учитывать дополнительные эффекты: возникающее магнитное поле движущегося заряда и соответствующую ему дополнительную силу Лоренца, действующую на другой движущийся заряд.
  • 3.Взаимодействие в вакууме.

Закон сохранения электрического заряда

  • В конце XVIII Кулон установил на опыте количественный закон взаимодействия электрических зарядов. Для заряженных тел произвольной формы такого закона сформулировать нельзя, поскольку сила взаимодействия протяженных тел зависит от их формы и взаимного расположения. Но иногда размеры тела пренебрежимо малы по сравнению с расстоянием до других зарядов. Такое заряженное тело называют точечным зарядом. Для точечных зарядов возможно сформулировать закон взаимодействия, имеющий общее значение.
  • В результате своих опытов Кулон установил, что сила взаимодействия двух точечных зарядов направлена вдоль линии, соединяющей оба заряда, обратно пропорциональна квадрату расстояния между зарядами и пропорциональна величине обоих зарядов. Таким образом:
  • F=k·(q1·q2)/r2.
  • В этой формуле k - коэффициент пропорциональности, зависящий от выбора системы единиц. В системе СИ k=1/4pe0=9·109 н·м2/k2. Единица измерения электрического заряда в системе СИ - [Кулон]. В любой замкнутой системе заряженных тел алгебраическая сумма зарядов остается постоянной. Это закон сохранения зарядов. Между заряженными телами, входящими в данную систему, заряды могут перераспределяться в результате соприкосновения тел.

Электрическое поле.

  • Для объяснения происхождения и передачи сил, действующих между покоящимися зарядами в рамках теории близкодействия, вводится понятие электрического поля. Когда в каком-то месте пространства возникает электрический заряд, вокруг него возникает электрическое поле. Основное свойство этого поля в том, что на всякий другой заряд, помещенный в это поле, действует сила.

Напряженность электрического поля.

  • Для количественной характеристики электрического поля служит специальная физическая величина - напряженность электрического поля. Напряженность электрического поля в данной точке измеряется силой, действующей на единичный положительный заряд, помещенный в эту точку. Если сформулировать по другому, напряженность есть величина, равная отношению силы, действующей на положительный пробный заряд, помещенный в данную точку поля, к этому заряду. То есть для точечного заряда

Электрическое поле точечного заряда

  • Поскольку сила - вектор, а заряд - скаляр, то напряженность тоже вектор. Если поле вызвано положительным зарядом, то вектор напряженности направлен вдоль радиуса-вектора от заряда во внешнее пространство (отталкивание положительного пробного заряда), если поле вызвано отрицательным зарядом, вектор напряженности направлен к заряду. Для точечных зарядов электрические поля складываются по правилу векторов, то есть: напряженность результирующего поля есть векторная сумма напряженностей полей, создаваемых отдельными зарядами. Напряженность электрического поля металлической заряженной сферы совпадает с полем точечного заряда, имеющего тот же заряд и помещенного в точке, соответствующей центру сферы. Внутри полой сферы напряженность равна нулю. Напряженность поля, создаваемого бесконечно длинной равномерно заряженной нитью (или цилиндром):
  • E=k·2t/r,
  • где t - линейная плотность заряда (заряд, приходящийся на единицу длины нити или цилиндра). Напряженность поля бесконечной равномерно заряженной плоскости:
  • E=2ps,
  • где s - поверхностная плотность заряда

Диэлектрики в электрическом поле

  • При внесении в электрическое поле каких-либо диэлектриков в них происходят изменения, а именно, возникают индукционные заряды: на ближайшей к влияющему заряженному телу части диэлектрика возникают разноименные с зарядом влияющего тела, а на удаленной части диэлектрика - одноименные заряды. То есть, на первоначально незаряженном диэлектрике в электрическом поле возникают электрические заряды, появляются электрические полюсы. Это явление получило название поляризации диэлектриков.
  • Если в электрическом поле разъединить диэлектрик, то после удаления поля диэлектрик станет электрически нейтральным (в отличие от проводника). Это связано с тем, что в диэлектрике заряды обеих знаков связаны друг с другом и могут перемещаться только в пределах молекулы (в отличие от свободных электронов в проводнике).

Разность потенциалов

  • Если в качестве перемещаемого заряда выбран положительный заряд величиной +1, то, поскольку работа по его перемещению зависит только от существующего электрического поля, она может служит характеристикой этого поля. Она называется разностью потенциалов начальной и конечной точек в данном электрическом поле или электрическим напряжением между начальной и конечной точками.
  • Таким образом, работа по перемещению заряда q из точки 1 в точку 2 равна:
  • A12=qU12.
  • Физический смысл имеет именно разность потенциалов. Поэтому, когда говорят о потенциале в данной точке, всегда подразумевают, что вторая точка выбрана "на бесконечности", то есть достаточно удаленно от всех заряженных тел.

тест

  • 1) В природе существуют электрические заряды:
  • а) положительные;
  • б) отрицательные;
  • в) положительные и отрицательные;
  • г) нейтральные
  • 2)Отрицательным является заряд:
  • а) протонов;
  • б) ионов;
  • в) нейтронов;
  • г) электронов
  • 3) Напряженность электрического поля в данной точке численно равна силе, действующей на. . .
  • а)заряд, помещенный в данную точку поля;
  • б)положительный заряд, помещенный в данную точку поля;
  • в)единичный положительный заряд, помещенный в данную точку поля;
  • г)единичный положительный заряд, помещенный в поле.
  • 4) Единицей измерения заряда является:
  • а)метр;
  • б)Вольт;
  • в)Ом
  • г)Кулон.

ЗАГАДКИ

  • 1.Как солнце горит, быстрее ветра летит, по силе себе равных не имеет.
  • 2.Гори ясно, если знаешь правила то безопасно.
  • 3.Без ног бежит, без огня горит.
  • 4.Не на меру, не на вес во всех лампах оно есть.
  • 5.Без языка, а дает о себе знать.
  • 6.Два брата - годами равные, характером разные.
  • 7.Дарья с Марьей видятся, да не сходятся.
  • 8.Без рук, без ног, а все его боятся.
  • 9.Хоть не собака, а кусается.
  • 10.Все дети, как дети, а этот настырный. Испортил всем праздник - остался невинный.

Решаем задачи!

  • №1. На заряд 2*10-7Кл в некоторой точке электрического поля действует сила 0,015Н. Определить напряженность поля в этой точке.
  • №2. Металлический шар диаметром 20см имеет заряд 3,14*10-7Кл. Какова поверхностная плотность зарядов на шаре?
  • №3. Определить электроемкость уединенного проводящего шарика диаметром 3см. в воздухе. Ответ записать в фарадах, микрофарадах и пикофарадах.
  • Презентацию выполнила ученица 10 класса
  • Шелковникова Ксения



Достарыңызбен бөлісу:


©www.engime.org 2017
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет