Ответы на теорию (1115704)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

1. Явление электризации. Две стороны электризованного состояния – заряженность вещества и напряженность пространства. Электрический заряд – количественная характеристика состояния вещества, источник электрического поля. Закон сохранения заряда. Электрическое поле – носитель электрического взаимодействия.

Все тела в природе способные электризоваться, т.е приобретать электрический заряд.

Электризация — статическое электричество явление, при котором на поверхности и в объёме диэлектриков, проводников и полупроводников возникает и накапливается свободный электрический заряд. Наличие электрического заряда проявляется в том, что заряженное тело взаимодействует с другими заряженными телами.

Существуют два различных типа электрических зарядов – + и -. Заряды одного знака отталкиваются, разных – притягиваются.

Электрический заряд – неотъемлемое свойство некоторых элементарных частиц. Заряд все элементарных частиц одинаков по абсолютной величине, его мы будем называть – элементарный заряд. Положительны элементарный заряд = е. Примеры: электрон (заряд = -е), протон (заряд = е) и нейтрон (заряд=0). Из этих частиц построены все вещества, поэтому электрические заряды входят в состав всех тел. Обычно алгебраическая сумма всех зарядов теле равно 0 и тело в целом - нейтральное. Но если каким-то образом создать в теле избыток заряда одного знака, то тело окажется заряженным. Можно также вызвать просто перераспределение заряда в теле.

Основным свойством заряда является его дискретность. Наименьший заряд, известный в настоящее время, равен 1,6·10 ^–19 Кулона. Предполагается, что возможны дробные части этого заряда – кварки, но они до настоящего времени экспериментально не обнаружены.

Закон сохранения заряда: суммарный заряд электрически изолированной системы не может изменяться.

Взаимодействие между покоящимися зарядами осуществляется через электрическое поле. Всякий заряд изменяет свойства окружающего его пространства – создает в нем электрическое поле. Это поле проявляет себя в том, что помещенный в какую-либо его точку электрический заряд оказывается под действием силы.

Для количественного определения электрического поля вводится силовая характеристика — напряжённость электрического поля. Напряжённостью электрического поля называют векторную физическую величину, равную отношению силы, с которой поле действует на положительный пробный заряд, помещённый в данную точку пространства, к величине этого заряда. Направление вектора совпадает в каждой точке пространства с направлением силы, действующей на положительный пробный заряд.

1. Электростатическое взаимодействие. Принцип суперпозиции. Закон Кулона. Вектор напряженности – силовая характеристика электростатического поля. Картина силовых линий поля.

Итак, электрические заряды взаимодействуют друг с другом. Закон Кулона – закон, которому подчиняется взаимодействие точечных зарядов (заряженные тела, размеров которых можно пренебречь по сравнению с расстояниями от этого тела до других тел).

Закон Кулона: сила взаимодействия двух неподвижных точеных зарядов пропорциональна величине каждого из них и обратно пропорциональная квадрату расстояния между ними. Направление силы совпадает с соединяющей заряды прямой.

г де r /r – единичный вектор, направленный вдоль прямой, соединяющей оба заряда, расстояние между которыми равно r.

Коэффициент k вводится в связи с использованием определенной системы единиц. В принятой у нас системе СИ этот коэффициент выражается через так называемую диэлектрическую постоянную вакуума ε₀ = 8,86 · 10 ^–12 Фарад/Метр ( k = 1/ 4π ε₀).

Замечание: понятие точечного заряда является математической абстракцией, в действительности приходится иметь дело с зарядами, заполняющими либо некоторый объем, либо некоторую площадь, а иногда – в случае тонких длинных проводов – некоторую длину. Как правило, заряды распределяются неравномерно, поэтому можно рассматривать объемную, поверхностную или линейную плотности зарядов, определяемые как:

; ;

где dV,dS и dl – бесконечно малые элементы объема, площади и длины соответственно. Напряженность электрического поля.

Для характеристики самого поля вводится величина силы, действующей на пробный заряд, отнесенная к величине этого пробного заряда. Эта величина называется напряженностью электрического поля. Другими словами можно сказать, что напряженность электрического поля есть сила, действующая на единичный положительный заряд, помещенный в данную точку поля.

Используя закон Кулона, получаем:

Модуль напряжённости электрического поля в СИ измеряется в В/м (Вольт на метр)

Сила, с которой система зарядов действует на некоторый не входящий в систему заряд, равна векторной сумме сил, с которыми действует на данный заряд каждый из зарядов системы в отдельности. Отсюда вытекает: напряженность поля системы зарядов системы зарядов равна векторной сумме напряженности полей, которые создавал бы каждый из зарядов системы в отдельности.

E (Σ Q_i) = Σ (E_i).

Это принцип суперпозиции (наложения) электрических полей.

Этот принцип позволяет находить напряженность поля от любых зарядов, распределенных в пространстве, причем, вместо суммы используются интегралы.

Электрическое поле можно описать, указав для каждой точки величину и направление вектора Е. Совокупность этих векторов образует поле вектора напряженности поля. Электрическое поле можно описать с помощью линий напряженности (=линии Е = силовые линии). Силовые линии проводят таким образом, чтобы касательная к ним в каждой точке совпадала с вектором направлением вектора Е. Густота линий выбирается так, чтобы количество линий, пронизывающих единицу поверхности, было равно числовому значений вектора Е.

Линии Е представляют собой совокупность радиальных прямых, направленных от положительного заряда или направленных к отрицательному заряду. Линии одним концом упираются в заряд, другими уходят в бесконечность.

Полное число линий, пересекающих сферическую пов-ть радиуса r, будет произведение густоты линий на поверхность сферы, а значит (1/4 )* (q/ r2 )* 4r2 = q/. Это значит, что число линий на любом расстоянии от заряда будет одним и тем же. Отсюда и вытекает, что линии нигде, кроме заряда, не начинаются и не заканчиваются, они начавшись на заряде уходят в бесконечность ( заряд +) или приходя из бесконечности, заканчиваются на заряде (заряд -).

1. Поток вектора напряженности. Теорема Гаусса для напряженности электростатического поля.

Для характеристики свойств векторных полей вводится скалярная величина – поток вектора через поверхность. В электростатике имеют дело с векторным полем напряженности, и вводят понятие поток напряженности.

В частном случае, когда поле однородно, а поверхность плоская:

Ф = S*Е* cosα = E_n*S, где α – угол между Е и нормалью к площадке, Е* cosα - проекция напряженности на нормаль.

В общем случае если поле неоднородно и поверхность не плоская, мысленно разбиваем поверхность на столь малые участки, чтобы их можно было приближенно считать плоскими, а поле – однородным.

Тогда для малого участка: dФ = E*dS*cos = E_n*dS

Тогда при S - ∞ имеем: Ф =

Знак потока зависит от выбора направления нормали к поверхности – при замене направления нормали на противоположное, Е_n и поток вместе с ней меняют знак.

Теорема Гаусса: поток напряженности через любую замкнутую поверхность пропорционален суммарному заряду, находящемуся внутри этой поверхности.

Коэффициент пропорциональности в системе СИ равен 1/₀ , и теорема Гаусса имеет вид:

Ф₀ = или в развернутом виде .

Интеграл с кружком означает, что он берется по замкнутой поверхности S. Суммарный заряд можно выразить через плотность заряда, тогда: , где интеграл в правой части берется по объему V пространства, ограниченного поверхностью S.

1. Свойства симметрии электростатического поля и применение теоремы Гаусса для расчета поля – равномерно заряженной плоскости, цилиндра, сферы, шара.

Симметрия - ???????????

Теорема Гаусса: поток напряженности через любую замкнутую поверхность пропорционален суммарному заряду, находящемуся внутри этой поверхности: .

Теорема Гаусса позволяет в ряде случаев найти напряженность поля гораздо более простым способом, чем с использованием формулы для Е поля точечного заряда и принципа суперпозиции.

Если заряд сосредоточен в тонком поверхностном слое несущего заряд тела, то распределение заряда в пространстве можно описать с помощью поверхностной плотности заряда , где dq – заряд, заключенный в слое площади dS.

Если заряд распределен по объему или поверхности цилиндрического тела тела (равномерно в каждом сечении), используется линейная плотность заряда .

Поле бесконечно однородно заряженной плоскости

Пусть поверхностная плотность заряда во всех точках плоскости одинакова и равна , заряд положительный. Из соображений симметрии вытекает, что напряженность поля в любой точке имеет направление, перпендикулярное к плоскости.

Представим себе цилиндрическую поверзость с образующими, перепендикулярными поверхности и основаниями величины S, расположенными относительно плоскости симметрично. Значит Е1=Е=Е2. Применим к поверхности теорему Гаусса. Суммарный поток через поверхность равен 2Е*S. Внутри поверхности заключен заряд *S. По теореме: , а значит .

Полученный результат не зависит от длинны цилиндра. Это означает, что на любых расстояниях от плоскости напряженность поля одинакова по величине. Если взять плоскость конечных размеров, то полученный результат будет справедливым только для точек, расстояние которых от края пластинки значительно превышает расстояние от самой пластинки. По мере удаления от плоскости или приближения к ее краям поле будет все больше отличаться от поля бесконечной заряженной плоскости.

Поле заряженного цилиндра

Пусть поле создается бесконечной цилиндрической поверхность радиуса R, заряженной с постоянной . Заряд – положительный. Из-за симметрии следует, что Е поля в каждой точке должна быть направлена вдоль радиальной прямой, перпендикулярной к оси цилиндра, а величина Е может зависеть только от расстоянии r от оси цилиндра. Представим себе замкнутую цилиндрическую пов-ть радиуса r и высоты h. Для оснований цилиндра Е=0, для боковой поверхности Е=Е(r) . Значит поток вектора напряженности через рассматриваемую поверхность равен: . Если r > R, внутрь поверхности попадает заряд q= ( - линейная плотность). Тогда применив теорему Гаусса:

Тогда:

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов ответов (шпаргалок)