Similar presentations:
Электростатика. Электрический заряд
1. Электростатика
900igr.net2. Электростатика
• Электрический заряд• Электрическое поле
• Конденсаторы
3. Электрический заряд
• Эл. заряд и элементарныечастицы
• Закон сохранения эл. заряда
• Закон Кулона
4. Электрическое поле
Эл. поле
Напряженность
Силовые линии
Проводники в эл. поле
Диэлектрики в эл. поле
Потенциал
5. Конденсаторы
• Электроемкость• Конденсаторы
• Энергия заряженного
конденсатора
6. Электрический заряд
q КлОдин кулон (1 Кл) – это заряд, проходящий за
1 с через поперечное сечение проводника при
силе тока 1А.
q0 1,6 10
19
Kл
- элементарный
электрический заряд.
7.
Электрический зарядчастицы
протоны
электроны
-19
q = + 1,6 * 10
mp = 1,67*10
Кл
-27
кг
q = - 1,6 * 10
-19
-31
me = 9,1*10
нейтроны
q=0
mn = 1,67*10
-27
кг
Кл
кг
8. Закон сохранения заряда
В замкнутой системе алгебраическая суммазарядов всех частиц остается неизменной.
q
1
+ q2 + q3 + … +qn = const
При электризации тел происходит
перераспределение зарядов между телами.
9. Электризация тел
10. Электризация тел
11. Электризация тел
12. Электризация тел
13. Электризация тел
14. Электризация тел
15. Взаимодействие зарядов
q1F
F
q2
1785 г.
r
q1 q2
- Закон Кулона.
F k
2
r
Сила взаимодействия двух точечных
неподвижных заряженный тел в вакууме
прямо пропорциональна произведению
модулей зарядов и обратно пропорциональна
квадрату расстояния между ними.
16. Взаимодействие зарядов
2H
м
9
k 9 10
Кл 2
k
1
4 0
0 8,85 10 12
0
Кл2
Н м2
k – коэффициент
пропорциональности,
численно равный силе
взаимодействия двух
точечных зарядов по 1 Кл,
находящихся в вакууме на
расстоянии 1 м.
- электрическая постоянная.
17. Взаимодействие зарядов
Разноименныезаряды
притягиваются, а
одноименные
отталкиваются.
18. Взаимодействие зарядов
F = F 1 + F2F1
F2
F
19. Электрическое поле
•Согласно идее Фарадея электрическиезаряды не действуют друг на друга
непосредственно.
•Каждый из них создает в окружающим
пространстве электрическое поле.
•Поле одного заряда действует на другой
заряд и наоборот.
•По мере удаления от заряда поле ослабевает.
20. Электрическое поле
•Электрическое поле материально, оносуществует независимо от нас и наших
знаний о нем.
•Главное свойство электрического поля –
действие его на электрические заряды с
некоторой силой.
•Электрическое поле неподвижных зарядов
называют электростатическим. Оно не
меняется со временем.
21. Напряженность электрического поля
Напряженность – силовая характеристикаэлектрического поля – она определяет силу, с
которой эл. поле действует на эл. заряд.
F
E
q
F E q
Н
E
Кл
q>0
q<0
E
E
22. Напряженность электрического поля
F E qq Напряженность эл.
E k 2 поля точечного заряда
q1 q2
F k
r на расстоянии r от
2
r
него.
E
0
r
23. Напряженность электрического поля
Принцип суперпозиции полей.E = E 1 + E2 + …
E1
E2
E
24. Напряженность электрического поля
Линии напряженности (или силовые линииэлектрического поля) – это непрерывные
линии, касательные к которым в каждой
точке, через которую они проходят, совпадают
с векторами напряженности.
E
E
25. Напряженность электрического поля
26. Напряженность электрического поля
Сфера.+
+
+
+
+
+
R
+
A
EA
q Напряженность поля на
E k 2
R поверхности сферы.
E k
q
R r
2
Напряженность поля вне сферы.
A
EA
27. Напряженность электрического поля
Сфера+
+
+
+
+
R
Напряженность поля
внутри проводящего
шара равна нулю.
Eв нутр 0
Е
+
r
0
R
28. Напряженность электрического поля
ПлоскостьE
E
2 0
Кл
2
м
q
S
поверхностная
плотность
заряда
q
E
2 S 0
29. Напряженность электрического поля
Однородноеэлектрическое поле.
A
Неоднородное
электрическое поле.
A
B
EA = EB
B
EA > EB
30. Проводники в электрическом поле
• Проводники –это вещества с большойконцентрацией свободных
заряженных частиц.
• Проводниками являются металлы,
электролиты.
31. Проводники в электрическом поле
+Eитог = E0 + Eэ
+
+
E0 = Eэ
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Eэ
E0
Eитог = 0
•Электростатического поля внутри проводника нет.
•Весь статический заряд проводника сосредоточен на
его поверхности.
32. Диэлектрики в электрическом поле
• Диэлектрики (изоляторы) – этовещества, с малой концентрацией
свободных заряженных частиц.
• Диэлектриками являются такие
вещества как резина, дерево, фарфор.
33. Диэлектрики в электрическом поле
Виды диэлектриков:• Полярные, состоящие из таких молекул, у
которых центры распределения положительных и
отрицательных зарядов не совпадают. (спирты,
вода, поваренная соль).
+
• Неполярные, состоящие из атомов или молекул, у
которых центры распределения положительных и
отрицательных зарядов совпадают. (инертные
газы, кислород, полиэтилен).
34. Диэлектрики в электрическом поле
--
+
+
E
E
Смещение положительных и
отрицательных связанных
зарядов диэлектрика в
противоположные стороны
называют поляризацией.
Неполярные диэлектрики в
электрическом поле тоже
поляризуются.
35. Диэлектрики в электрическом поле
Eитог = E0 + Eд-
+
Ед
Еитог
-
+
Eитог = E0 - Ед
Eитог < Е0
Е0
Eитог
- диэлектрическая проницаемость вещества
E0
36. Потенциал
Потенциал – Энергетическая характеристикаэлектрического поля – она определяет энергию,
которую приобретает заряженная частица в
электрическом поле.
B
А
В
WE
q
(вольт)
С
А В
Е
С А
1 Дж
1B
1Кл
37. Потенциал
•Поверхности равного потенциала называютэквипотенциальными поверхностями.
•Эквипотенциальные поверхности
перпендикулярны линиям напряженности.
B
Е
A
B
А > В
A
Е
38. Потенциал
q0k
r
Е
E
+
0
r
Е
-
39. Потенциал
Если поле создано не одним, а несколькимиисточниками, то потенциал точки равен
алгебраической сумме потенциалов исходных полей.
1 2 ... n
40. Потенциал
qk
R
R
q
k
R r
R
r
потенциал внутри и
на поверхности
заряженной сферы
потенциал вне
заряженной сферы
41. Работа эл. поля по перемещению эл. заряда
1F
S
d
A Eq d
Е
2
A F S cos
F E q
S d
cos 0
Работа однородного
электростатического поля по
перемещению электрического
заряда.
42. Работа эл. поля по перемещению эл. заряда
Работа эл. поля не зависит от траектории движениязаряда, а только от начального и конечного
положения заряда.
A Aгор Aверт
A F S cos
Е
Aв ерт Eqh 0
Aв ерт 0
Агор Eq (d1 d 2 ... d n ) 1
Aгор Eq d
d d1 d 2 ... d n
A Eq d
43. Работа эл. поля по перемещению эл. заряда
F1
1
S
d
Е
2
2
A WE (WE 2 WE1 )
WE q
A q 1 q 2 q( 1 2 )
1 2 U
[U] = В - напряжение
A qU
A Eq d
U
E
d
В
E
м
44. Электроемкость
Электроемкость –физическаявеличина, характеризующая
способность проводника
накапливать электрический заряд.
C Ф
q
C
U
(фарад)
1Кл
1Ф
1В
Электроемкость двух проводников равна 1 Ф, если
при сообщении им зарядов +1 Кл и -1Кл между
ними возникает разность потенциалов 1В.
45. Конденсаторы
• Электроемкость определяется геометрическимиразмерами проводников, их формой и взаимным
расположением, а так же электрическими
свойствами окружающей среды.
• Большой электроемкостью обладают системы из
двух проводников, называемые конденсаторами.
• Конденсатор представляет собой два проводника,
разделенные слоем диэлектрика, толщина
которого мала по сравнению с размерами
проводника.
• Проводники в этом случае называют обкладками
конденсатора.
• Под зарядом конденсатора понимают абсолютное
значение заряда одной из обкладок.
46. Конденсаторы
Емкость плоскогоконденсатора.
S
С
d
E = E1 + E2 + …
E = E1 + E2
q
E
2 S 0
q
C
U
U E d
0 S
d
Еитог
q
0 S
47. Конденсаторы
Параллельноесоединение
конденсаторов.
Последовательное
соединение
конденсаторов.
С1
С2
С С1 С2 ...
С1
С2
1
1
1
...
С С1 С2
48.
49.
50.
51.
52. Конденсатор
у0
х у
х у
х
0 у 0
х 0 х const
Eqчаст
у 0 у at
a
mчаст
53. Энергия заряженного конденсатора
WE
+
E
WE q d
2
-
q
C
U
2
CU
2
2
q
qU
2
2C
54. Энергия заряженного конденсатора
Плоский конденсатор.С
0 S
d
U E d
CU 2
W
E
2
1
2
WE 0 E Sd
2
W W
wE
V Sd
1
wE 0 E 2
2
Дж
wE 3
м
- плотность энергии
эл. поля.