Електричне поле

1.

ЛЕКЦІЯ №5
ТЕМА: “Електричне поле”

2.

ПЛАН
• 1. Вступ до розділу. Основні
характеристики електричного поля.
• 2. Закон Кулона. Електрична стала.
• 3. Електростатичне поле. Напруженість
електростатичного поля.
• 4. Принцип суперпозиції полів. Силові лінії
вектора Е.
• 5. Потік вектора напруженості.
• 6. Теорема Гаусса.
• 7. Робота сил електростатичного поля.
• 8. Поняття потенціалу. Зв’язок
напруженості та потенціалу.

3.

1. Вступ до розділу. Основні
характеристики електричного поля.
Елементарний електричний заряд —
це властивість електрона або протона,
яка характеризує взаємозв'язок їх з
власним електричним полем і їхню
взаємодію із зовнішнім електричним
полем. Електромагнітне поле може
існувати окремо від електричного
заряджених частинок. Підтвердженням
цього е електромагнітні хвилі, що
поширюються у просторі (радіохвилі).

4.

Що таке “заряд” і
“електростатичне поле”?
Заряд – елементарна субстанція,
яка здатна виявляти електричне поле
(через взаємодію зарядів).
Електричне
поле
нерухомих
заряджених тіл при відсутності в них
електричних
струмів
називається
електростатичним.

5.

Як отримати заряди різного
знаку?
- Позитивний заряд: тертям шовку об
скло;
- Негативний заряд: тертям ебонітової
палички об шерсть.

6.

Атом:

7.

Взаємодія зарядів:

8.

Закон збереження заряду:
Електрично замкненою називається
система, що не обмінюється зарядами із
зовнішніми тілами.
ФОРМУЛЮВАННЯ ЗАКОНУ ЗБЕРЕЖЕННЯ
ЗАРЯДУ: алгебраїчна сума електричних
зарядів будь-якої замкненої системи
залишається незмінною, які б процесу не
відбувалися б усередині цієї системи:

9.

Речовини в електростатичному
полі:
1. провідники (проводять електричний
струм – мають вільні електрони, як
носії заряду);
2. напівпровідники (проводять струм
лише при ревних умовах: нагрівання,
опромінення тощо);
3. діелектрики
(не
проводять
електричний струм, в них немає
вільних електронів – носіїв заряду).

10.

2. Закон Кулона. Електрична
стала.
Формулювання закону Кулона:
два
нерухомі
точкові
заряди
взаємодіють із силою, що прямо
пропорційна добутку модулів цих
зарядів і обернено пропорційною
квадрату
відстані
між
ними;
залежить від середовища, в якому
знаходяться ці заряди.

11.

Запис закону Кулона в скалярній та векторній формі:

12.

Фізичний зміст діелектричної проникності:

13.

3. Електростатичне поле. Напруженість електростатичного поля.

14.

15.

Напруженість поля, створеного точковим
зарядом q на деякій відстані r від нього у
вакуумі:

16.

4. Принцип суперпозиції полів.
Силові лінії вектора Е.
Завдання: Визначити значення й напрямок
вектора напруженості поля, створеного
системою нерухомих зарядів q1, q2, …, qn.

17.

ПРИНЦИП СУПЕРП0ЗИЦІЇ
(накладання) полів:
ФОРМУЛЮВАННЯ:
напруженість результуючого поля,
створеного
системою
зарядів,
визначається
геометричною
(векторною) сумою напруженостей
полів, створюваних у даній точці
кожним із зарядів зокрема.

18.

Однорідне і неоднорідне поля:

19.

5. Потік вектора напруженості.

20.

Одиниці вимірювання:

21.

6. Теорема Гаусса.

22.

Формулювання теореми Гаусса:
потік вектора напруженості через
довільну замкнену поверхню дорівнює
алгебраїчній сумі зарядів, оточених цією
поверхнею, поділеній на ε0 (ε0 електрична постійна):

23.

Застосування теореми Гауса.
1.
Напруженість
поля,
створеного
нескінченною
протяжною
однорідною
зарядженою площиною з поверхневою
густиною заряду σ. Поверхнева густина
заряду – фізична величина, що показує,
який заряд припадає на одиницю площі:

24.

2. Напруженість поля, створеного
двома паралельними нескінченно
протяжними пластинами з
поверхневою густиною зарядів +σ і -σ.

25.

3. Напруженість поля, створеного
нескінченною
протяжною
ниткою з заданою лінійною
густиною заряду:

26.

4. Напруженість поля, створеного
сферичною
поверхнею
з
заданою
поверхневою
густиною заряду σ:

27.

5. Напруженість поля об’ємно
зарядженої кулі з об’ємною
густиною заряду ρ.
При r > R :

28.

7. Робота сил
електростатичного поля.

29.

Роботу сили електростатичного поля
запишемо як роботу змінної сили:

30.

8. Поняття потенціалу. Зв’язок
напруженості та потенціалу.
Робота
дорівнює
зменшенню
потенційної
енергії,
або
зміні
потенційної енергії, узятому зі знаком
мінус:

31.

Різні пробні заряди q0i, поміщені в дану
точку поля будуть мати в цій точці різні
потенціальні енергії:

32.

Потенціал, енергія, робота:

33.

Еквіпотенціальні поверхні:
Еквіпотенціальними
поверхнями
називаються
поверхні
рівного
потенціалу (φ = const). Робота з
переміщення
заряду
уздовж
еквіпотенціальної поверхні дорівнює
нулю.

34.

35.

36.

37.

ДЯКУЮ ЗА УВАГУ!!!