Tema formula iz fizike elektrostatika. Coulombov zakon jednostavnim riječima. Potencijalna energija interakcije naboja

Elektrostatika- Ovo je grana fizike koja proučava svojstva i interakcije električno nabijenih tijela ili čestica koje su nepomične u odnosu na inercijski referentni okvir i imaju električni naboj.

Električno punjenje- ovo je fizička veličina koja karakterizira svojstvo tijela ili čestica da ulaze u elektromagnetske interakcije i određuje vrijednosti sila i energija tijekom tih interakcija. U Međunarodnom sustavu jedinica, jedinica za električni naboj je privjesak (C).

Postoje dvije vrste električnih naboja:

  • pozitivan;
  • negativan.

Tijelo je električno neutralno ako je ukupni naboj negativno nabijenih čestica koje čine tijelo jednak ukupnom naboju pozitivno nabijenih čestica.

Stabilni nositelji električnih naboja su elementarne čestice i antičestice.

Nositelji pozitivnog naboja su proton i pozitron, a nositelji negativnog naboja elektron i antiproton.

Ukupni električni naboj sustava jednak je algebarskom zbroju naboja tijela uključenih u sustav, tj.:

Zakon održanja naboja: u zatvorenom, električno izoliranom sustavu, ukupni električni naboj ostaje nepromijenjen, bez obzira na to koji se procesi odvijaju unutar sustava.

izolirani sustav- ovo je sustav u koji električno nabijene čestice ili bilo koja tijela ne prodiru iz vanjskog okruženja kroz njegove granice.

Zakon održanja naboja- to je posljedica očuvanja broja čestica, dolazi do preraspodjele čestica u prostoru.

provodnici- To su tijela koja imaju električne naboje koji se mogu slobodno kretati na znatnim udaljenostima.
Primjeri vodiča: metali u čvrstom i tekućem stanju, ionizirani plinovi, otopine elektrolita.

Dielektrici- to su tijela koja imaju naboje koji ne mogu prijeći s jednog dijela tijela na drugi, odnosno vezane naboje.
Primjeri dielektrika: kvarc, jantar, ebonit, plinovi u normalnim uvjetima.

Elektrifikacija- to je takav proces, uslijed kojeg tijela stječu sposobnost sudjelovanja u elektromagnetskoj interakciji, odnosno stječu električni naboj.

Elektrifikacija tijela- to je takav proces preraspodjele električnih naboja u tijelima, uslijed čega naboji tijela postaju suprotnih predznaka.

Vrste elektrifikacije:

  • Elektrifikacija zbog električne vodljivosti. Kada dva metalna tijela dođu u dodir, jedno nabijeno, a drugo neutralno, tada određeni broj slobodnih elektrona prelazi s nabijenog tijela u neutralno ako je naboj tijela negativan, i obrnuto ako je naboj tijela pozitivan.

    Kao rezultat toga, u prvom slučaju, neutralno tijelo će dobiti negativan naboj, u drugom - pozitivan.

  • Elektrifikacija trenjem. Kao rezultat kontakta tijekom trenja nekih neutralnih tijela, elektroni se prenose s jednog tijela na drugo. Naelektriziranje trenjem uzrok je statičkog elektriciteta čija se pražnjenja mogu vidjeti, primjerice, pri češljanju kose plastičnim češljem ili skidanju sintetičke košulje ili džempera.
  • Elektrifikacija utjecajem nastaje ako se nabijeno tijelo dovede do kraja neutralne metalne šipke, u kojem slučaju dolazi do kršenja jednolike raspodjele pozitivnih i negativnih naboja u njemu. Njihova se raspodjela događa na osebujan način: višak negativnog naboja nastaje u jednom dijelu štapa, a pozitivan u drugom. Takvi naboji nazivaju se induciranim, čija se pojava objašnjava gibanjem slobodnih elektrona u metalu pod djelovanjem električnog polja nabijenog tijela dovedenog do njega.

točkasti naboj je nabijeno tijelo čije se dimenzije u zadanim uvjetima mogu zanemariti.

točkasti naboj je materijalna točka koja ima električni naboj.
Nabijena tijela međusobno djeluju na sljedeći način: suprotno nabijena tijela se privlače, a slično nabijena tijela odbijaju.

Coulombov zakon: sila interakcije dva točkasta stacionarna naboja q1 i q2 u vakuumu izravno je proporcionalna umnošku vrijednosti naboja i obrnuto proporcionalna kvadratu udaljenosti između njih:

Glavno svojstvo električnog polja je da električno polje s određenom silom utječe na električne naboje. Električno polje je poseban slučaj elektromagnetskog polja.

elektrostatičko polje je električno polje stacionarnih naboja. Jačina električnog polja je vektorska veličina koja karakterizira električno polje u danoj točki. Jačina polja u danoj točki određena je omjerom sile koja djeluje na točkasti naboj postavljen u danoj točki polja i veličinom tog naboja:

napetost je karakteristika snage električnog polja; omogućuje izračunavanje sile koja djeluje na ovaj naboj: F = qE.

U Međunarodnom sustavu jedinica, jedinica napetosti je volt po metru.Napetostne linije su zamišljene linije potrebne za grafički prikaz električnog polja. Vlačne crte se povlače tako da se tangente na njih u svakoj točki prostora poklapaju u smjeru s vektorom jakosti polja u danoj točki.

Princip superpozicije polja: jakost polja iz nekoliko izvora jednaka je vektorskom zbroju jakosti polja svakog od njih.

električni dipol- ovo je skup dva jednaka po apsolutnoj vrijednosti suprotnih točkastih naboja (+q i -q), koji se nalaze na određenoj udaljenosti jedan od drugog.

Dipolni (električni) moment je vektorska fizička veličina, koja je glavna karakteristika dipola.
U Međunarodnom sustavu jedinica jedinica dipolnog momenta je kulonski metar (C/m).

Vrste dielektrika:

  • polarni, koji uključuju molekule čiji se centri raspodjele pozitivnih i negativnih naboja ne podudaraju (električni dipoli).
  • nepolarni, u molekulama i atomima čiji se centri raspodjele pozitivnih i negativnih naboja podudaraju.

Polarizacija je proces koji se događa kada se dielektrici stave u električno polje.

Polarizacija dielektrika- to je proces pomicanja vezanih pozitivnih i negativnih naboja dielektrika u suprotnim smjerovima pod djelovanjem vanjskog električnog polja.

Dielektrična konstanta je fizikalna veličina koja karakterizira električna svojstva dielektrika i određena je omjerom modula jakosti električnog polja u vakuumu i modula jakosti tog polja unutar homogenog dielektrika.

Permitivnost je bezdimenzionalna veličina i izražava se u bezdimenzijskim jedinicama.

Feroelektrici- ovo je skupina kristalnih dielektrika koji nemaju vanjsko električno polje i umjesto njega postoji spontana orijentacija dipolnih momenata čestica.

Piezoelektrični efekt- to je učinak tijekom mehaničkih deformacija nekih kristala u određenim smjerovima, pri čemu na njihovim stranama nastaju električni suprotni naboji.

Potencijal električnog polja. Električni kapacitet

Elektrostatički potencijal- ovo je fizička veličina koja karakterizira elektrostatičko polje u danoj točki, određena je omjerom potencijalne energije interakcije naboja s poljem i vrijednosti naboja postavljenog u danoj točki polja:

U Međunarodnom sustavu jedinica mjerna jedinica je volt (V).
Potencijal polja točkastog naboja određen je:

Pod uvjetima ako je q > 0, tada je k > 0; ako je q

Načelo superpozicije polja za potencijal: ako elektrostatičko polje stvara više izvora, tada se njegov potencijal u danoj točki prostora definira kao algebarski zbroj potencijala:

Razlika potencijala između dviju točaka električnog polja fizikalna je veličina određena omjerom rada elektrostatičkih sila za pomicanje pozitivnog naboja od početne do konačnog na ovaj naboj:

Ekvipotencijalne površine- ovo je geometrijsko područje točaka elektrostatičkog polja, gdje su vrijednosti potencijala iste.

Električni kapacitet- Ovo je fizikalna veličina koja karakterizira električna svojstva vodiča, kvantitativna mjera njegove sposobnosti da zadrži električni naboj.

Električni kapacitet usamljenog vodiča određen je omjerom naboja vodiča i njegovog potencijala, dok se pretpostavlja da je potencijal polja vodiča jednak nuli u beskonačno udaljenoj točki:

Ohmov zakon

Homogeni dio lanca- Ovo je dio strujnog kruga koji nema izvor struje. Napon u takvom dijelu bit će određen razlikom potencijala na njegovim krajevima, tj.:

Godine 1826. njemački znanstvenik G. Ohm otkrio je zakon koji određuje odnos između jakosti struje u homogenom dijelu strujnog kruga i napona na njemu: jačina struje u vodiču izravno je proporcionalna naponu na njemu. , gdje je G koeficijent proporcionalnosti, koji se u ovom zakonu naziva električna vodljivost ili vodljivost vodiča, koja se određuje formulom.

Vodljivost vodiča je fizička veličina koja je recipročna njegova otpora.

U Međunarodnom sustavu jedinica, jedinica za električnu vodljivost je Siemens (Sm).

Fizičko značenje Siemensa: 1 cm je vodljivost vodiča otpora 1 ohma.
Da bismo dobili Ohmov zakon za dio kruga, potrebno je zamijeniti otpor R u gornjoj formuli, umjesto električne vodljivosti, tada:

Ohmov zakon za dio strujnog kruga: jačina struje u dijelu strujnog kruga izravno je proporcionalna naponu na njemu i obrnuto proporcionalna otporu dijela strujnog kruga.

Ohmov zakon za kompletan krug: jačina struje u nerazgranatom zatvorenom krugu, uključujući izvor struje, izravno je proporcionalna elektromotornoj sili ovog izvora i obrnuto proporcionalna zbroju vanjskog i unutarnjeg otpora ovog kruga:

Potpišite pravila:

  • Ako pri zaobilaženju kruga u odabranom smjeru struja unutar izvora ide u smjeru zaobilaznice, tada se EMF ovog izvora smatra pozitivnim.
  • Ako pri zaobilaženju kruga u odabranom smjeru struja unutar izvora teče u suprotnom smjeru, tada se EMF ovog izvora smatra negativnim.

elektromotorna sila (EMF)- ovo je fizikalna veličina koja karakterizira djelovanje vanjskih sila u izvorima struje, to je energetska karakteristika izvora struje. Za zatvorenu petlju, EMF je definiran kao omjer rada vanjskih sila za pomicanje pozitivnog naboja duž zatvorene petlje do ovog naboja:

U Međunarodnom sustavu jedinica, jedinica mjere za EMF je volt. Kod otvorenog kruga, EMF izvora struje jednak je električnom naponu na njegovim stezaljkama.

Joule-Lenzov zakon: količina topline koju oslobađa vodič kroz koji teče struja određena je umnoškom kvadrata jakosti struje, otpora vodiča i vremena potrebnog struji da prođe kroz vodič:

Prilikom pomicanja električnog polja naboja duž dijela strujnog kruga ono radi, što je određeno umnoškom naboja i napona na krajevima ovog dijela kruga:

DC napajanje- ovo je fizička veličina koja karakterizira brzinu rada polja na kretanju nabijenih čestica duž vodiča i određena je omjerom rada struje tijekom vremena i ovog vremenskog razdoblja:

Kirchhoff pravila, koji se koriste za proračun razgranatih istosmjernih krugova, čija je bit pronaći, prema zadanim otporima, dijelove kruga i EMF struja koje se na njih primjenjuju u svakoj sekciji.

Prvo pravilo je pravilo čvora: algebarski zbroj struja koje konvergiraju u čvoru je točka u kojoj postoji više od dva moguća smjera struje, jednaka je nuli

Drugo pravilo je pravilo sklopova: u bilo kojem zatvorenom krugu, u razgranatom električnom krugu, algebarski zbroj proizvoda jačine struje i otpora odgovarajućih dijelova ovog kruga određen je algebarskim zbrojem primijenjenog EMF-a u tome:

Magnetno polje- ovo je jedna od manifestacija elektromagnetskog polja, čija je specifičnost da ovo polje utječe samo na pokretne čestice i tijela koja imaju električni naboj, kao i na magnetizirana tijela, bez obzira na stanje njihova kretanja.

Vektor magnetske indukcije- ovo je vektorska veličina koja karakterizira magnetsko polje u bilo kojoj točki prostora, a koja određuje omjer sile koja djeluje iz magnetskog polja na element vodiča električnom strujom i umnožaka jakosti struje i duljine elementa vodiča , po apsolutnoj vrijednosti jednak omjeru magnetskog toka kroz poprečni presjek područja prema površini ovog poprečnog presjeka.

U Međunarodnom sustavu jedinica, jedinica indukcije je tesla (T).

Magnetski krug je skup tijela ili područja prostora u kojima je koncentrirano magnetsko polje.

Magnetski tok (tok magnetske indukcije)- ovo je fizička veličina koja je određena umnoškom modula vektora magnetske indukcije površinom ravne površine i kosinusom kuta između normalnih vektora na ravnu površinu / kutom između vektora normalni vektor i smjer vektora indukcije.

U Međunarodnom sustavu jedinica, jedinica magnetskog toka je weber (Wb).
Ostrogradsky-Gaussov teorem za tok magnetske indukcije: magnetski tok kroz proizvoljnu zatvorenu površinu jednak je nuli:

Ohmov zakon za zatvoreni magnetski krug:

Magnetska propusnost je fizička veličina koja karakterizira magnetska svojstva tvari, a određena je omjerom modula vektora magnetske indukcije u mediju i modula vektora indukcije u istoj točki prostora u vakuumu:

Jačina magnetskog polja je vektorska veličina koja definira i karakterizira magnetsko polje i jednaka je:

Snaga pojačala je sila koju magnetsko polje djeluje na vodič kroz koji teče struja. Elementarna sila Ampera određena je omjerom:

Amperov zakon: modul sile koja djeluje na mali komad vodiča kroz koji teče struja, sa strane jednoličnog magnetskog polja s indukcijom koja stvara kut s elementom

Princip superpozicije: kada u datoj točki prostora različiti izvori tvore magnetska polja, čije su indukcije B1, B2, .., tada je rezultirajuća indukcija polja u ovoj točki jednaka:

Gimlet pravilo ili pravilo desnog vijka: ako se smjer translacijskog pomicanja vrha gimleta za vrijeme uvrtanja poklapa sa smjerom struje u prostoru, tada se smjer rotacijskog gibanja gimleta u svakoj točki poklapa sa smjerom vektora magnetske indukcije.

Biot-Savart-Laplaceov zakon: određuje veličinu i smjer vektora magnetske indukcije u bilo kojoj točki magnetskog polja stvorenog u vakuumu elementom vodiča određene duljine sa strujom:

Kretanje nabijenih čestica u električnom i magnetskom polju Lorentzova sila je sila koja utječe na česticu koja se kreće iz magnetskog polja:

pravilo lijeve ruke:

  1. Potrebno je postaviti lijevu ruku tako da linije magnetske indukcije ulaze u dlan, a ispružena četiri prsta budu suusmjerena sa strujom, tada će palac savijen za 90 ° pokazivati ​​smjer Amperove sile.
  2. Lijevu ruku potrebno je postaviti tako da linije magnetske indukcije ulaze u dlan, a četiri ispružena prsta poklapaju se sa smjerom brzine čestice s pozitivnim nabojem čestice ili su usmjerena u smjeru suprotnom od brzine čestice s negativnim naboj čestice, tada će palac savijen za 90° pokazati smjer Lorentzove sile koja djeluje na nabijenu česticu.

Ako postoji zajedničko djelovanje na pokretni naboj električnog i magnetskog polja, tada će se rezultirajuća sila odrediti prema:

Maseni spektrografi i maseni spektrometri- To su instrumenti koji su dizajnirani posebno za točna mjerenja relativnih atomskih masa elemenata.

Faradayev zakon. Lenzovo pravilo

Elektromagnetska indukcija- ovo je fenomen koji se sastoji u činjenici da se EMF indukcije javlja u vodljivom krugu koji se nalazi u izmjeničnom magnetskom polju.

Faradayev zakon: EMF elektromagnetske indukcije u krugu je brojčano jednak i suprotan po predznaku brzini promjene magnetskog toka F kroz površinu omeđenu ovim krugom:

Indukcijska struja- to je struja koja nastaje ako se naboji pod djelovanjem Lorentzovih sila počnu gibati.

Lenzovo pravilo: indukcijska struja koja se pojavljuje u zatvorenom krugu uvijek ima takav smjer da magnetski tok koji njome stvara kroz područje omeđeno krugom nastoji nadoknaditi promjenu vanjskog magnetskog polja koje je uzrokovalo ovu struju.

Kako koristiti Lenzovo pravilo za određivanje smjera induktivne struje:

Vrtložno polje- ovo je polje u kojem su linije napetosti zatvorene linije, čiji je uzrok stvaranje električnog polja od strane magnetskog.
Rad vrtložnog električnog polja pri pomicanju jednog pozitivnog naboja duž zatvorenog fiksnog vodiča brojčano je jednak indukcijskom EMF-u u ovom vodiču.

Toki Foucault- to su velike indukcijske struje koje se pojavljuju u masivnim vodičima zbog činjenice da im je otpor mali. Količina topline koju vrtložne struje oslobađaju u jedinici vremena izravno je proporcionalna kvadratu frekvencije promjene magnetskog polja.

Samoindukcija. Induktivnost

samoindukcija- ovo je fenomen koji se sastoji u činjenici da promjenjivo magnetsko polje inducira EMF u samom vodiču kroz koji teče struja koja tvori ovo polje.

Magnetski tok F kruga sa strujom I određen je:
F \u003d L, gdje je L koeficijent samoindukcije (trenutna induktivnost).

Induktivnost- ovo je fizička veličina, koja je karakteristika EMF-a samoindukcije koja se pojavljuje u strujnom krugu pri promjeni jakosti struje, određena je omjerom magnetskog toka kroz površinu omeđenu vodičem i jakosti istosmjerne struje u krugu:

U međunarodnom sustavu jedinica, jedinica za induktivnost je henry (H).
EMF samoindukcije određuje se:

Energija magnetskog polja određena je:

Volumetrijska gustoća energije magnetskog polja u izotropnom i neferomagnetskom mediju određena je:

  • Osnovni zakoni dinamike. Newtonovi zakoni – prvi, drugi, treći. Galilejev princip relativnosti. Zakon univerzalne gravitacije. Gravitacija. Sile elastičnosti. Težina. Sile trenja - mirovanje, klizanje, kotrljanje + trenje u tekućinama i plinovima.
  • Kinematika. Osnovni koncepti. Ravnomjerno pravolinijsko gibanje. Ujednačeno kretanje. Ujednačeno kružno kretanje. Referentni sustav. Putanja, pomak, putanja, jednadžba gibanja, brzina, ubrzanje, odnos linearne i kutne brzine.
  • jednostavni mehanizmi. Poluga (poluga prve vrste i poluga druge vrste). Blok (fiksni blok i pomični blok). Nagnuta ravnina. Hidraulična preša. Zlatno pravilo mehanike
  • Zakoni očuvanja u mehanici. Mehanički rad, snaga, energija, zakon održanja količine gibanja, zakon održanja energije, ravnoteža čvrstih tijela
  • Kružno kretanje. Jednadžba gibanja u kružnici. Kutna brzina. Normalno = centripetalno ubrzanje. Razdoblje, učestalost cirkulacije (rotacije). Odnos linearne i kutne brzine
  • Mehaničke vibracije. Slobodne i prisilne vibracije. Harmonične vibracije. Elastične oscilacije. Matematičko njihalo. Energetske transformacije tijekom harmonijskih vibracija
  • mehanički valovi. Brzina i valna duljina. Jednadžba putujućeg vala. valni fenomeni (difrakcija, interferencija...)
  • Hidromehanika i aeromehanika. Tlak, hidrostatički tlak. Pascalov zakon. Osnovna jednadžba hidrostatike. Komunikacijske posude. Arhimedov zakon. Uvjeti plovidbe tel. Protok tekućine. Bernoullijev zakon. Torricellijeva formula
  • Molekularna fizika. Osnovne odredbe ICT-a. Osnovni pojmovi i formule. Svojstva idealnog plina. Osnovna jednadžba MKT-a. Temperatura. Jednadžba stanja idealnog plina. Mendeljejev-Klaiperonova jednadžba. Plinski zakoni - izoterma, izobara, izohora
  • Optika valova. Korpuskularno-valna teorija svjetlosti. Valovna svojstva svjetlosti. disperzija svjetlosti. Smetnje svjetlosti. Huygens-Fresnelov princip. Difrakcija svjetlosti. Polarizacija svjetlosti
  • Termodinamika. Unutarnja energija. Posao. Količina topline. Toplinske pojave. Prvi zakon termodinamike. Primjena prvog zakona termodinamike na različite procese. Jednadžba toplinske ravnoteže. Drugi zakon termodinamike. Toplinski motori
  • sada ste ovdje: Elektrostatika. Osnovni koncepti. Električno punjenje. Zakon održanja električnog naboja. Coulombov zakon. Princip superpozicije. Teorija bliskog djelovanja. Potencijal električnog polja. Kondenzator.
  • Konstantna električna struja. Ohmov zakon za dio strujnog kruga. Rad i istosmjerno napajanje. Joule-Lenzov zakon. Ohmov zakon za kompletan krug. Faradayev zakon elektrolize. Električni krugovi - serijski i paralelni spoj. Kirchhoffova pravila.
  • Elektromagnetske vibracije. Slobodne i prisilne elektromagnetske oscilacije. Oscilatorni krug. Izmjenična električna struja. Kondenzator u krugu izmjenične struje. Induktor ("solenoid") u krugu izmjenične struje.
  • Elementi teorije relativnosti. Postulati teorije relativnosti. Relativnost simultanosti, udaljenosti, vremenskih intervala. Relativistički zakon zbrajanja brzina. Ovisnost mase o brzini. Osnovni zakon relativističke dinamike...
  • Pogreške izravnih i neizravnih mjerenja. Apsolutna, relativna greška. Sustavne i slučajne pogreške. Standardna devijacija (pogreška). Tablica za određivanje pogrešaka neizravnih mjerenja različitih funkcija.
  • Definicija 1

    Elektrostatika je opsežna grana elektrodinamike koja proučava i opisuje električki nabijena tijela koja miruju u određenom sustavu.

    U praksi postoje dvije vrste elektrostatičkih naboja: pozitivni (staklo na svili) i negativni (ebonit na vuni). Elementarni naboj je minimalni naboj ($e = 1,6 ∙10^( -19)$ C). Naboj bilo kojeg fizičkog tijela je višekratnik cijelog broja elementarnih naboja: $q = Ne$.

    Elektrifikacija materijalnih tijela je preraspodjela naboja između tijela. Metode elektrifikacije: dodir, trenje i utjecaj.

    Zakon održanja električnog pozitivnog naboja – u zatvorenom konceptu, algebarski zbroj naboja svih elementarnih čestica ostaje stabilan i nepromijenjen. $q_1 + q _2 + q _3 + …..+ q_n = const$. Ispitni naboj u ovom slučaju je točkasti pozitivan naboj.

    Coulombov zakon

    Ovaj je zakon eksperimentalno ustanovljen 1785. godine. Prema ovoj teoriji, sila interakcije dva točkasta naboja u mirovanju u mediju je uvijek izravno proporcionalna proizvod pozitivnih modula i obrnuto kvadrat ukupne udaljenosti između njih.

    Električno polje je jedinstvena vrsta materije koja djeluje između stabilnih električnih naboja, formira se oko naboja, utječe samo na naboje.

    Takav proces elemenata u nepokretnoj točki u potpunosti je podložan Newtonovom trećem zakonu, a smatra se rezultatom odbijanja čestica jedne od druge s istom snagom međusobnog privlačenja. Odnos stabilnih električnih naboja u elektrostatici naziva se Coulomb interakcija.

    Coulombov zakon prilično je pravedan i točan za nabijena materijalna tijela, jednoliko nabijene kuglice i kugle. U ovom slučaju udaljenosti se uglavnom uzimaju kao parametri središta prostora. U praksi se ovaj zakon dobro i brzo ispunjava ako su veličine nabijenih tijela mnogo manje od udaljenosti između njih.

    Napomena 1

    Vodiči i dielektrici također djeluju u električnom polju.

    Prvi predstavljaju tvari koje sadrže slobodne nositelje elektromagnetskog naboja. Unutar vodiča može doći do slobodnog kretanja elektrona. Ti elementi uključuju otopine, metale i razne taline elektrolita, idealne plinove i plazmu.

    Dielektrici su tvari u kojima ne može biti slobodnih nositelja električnog naboja. Slobodno kretanje elektrona unutar samih dielektrika je nemoguće jer kroz njih ne teče električna struja. Upravo te fizičke čestice imaju propusnost koja nije jednaka dielektričnoj jedinici.

    Linije polja i elektrostatika

    Linije sile početne jakosti električnog polja su neprekidne linije, tangente na koje se u svakom mediju kroz koji prolaze potpuno poklapaju s osi napetosti.

    Glavne karakteristike linija sile:

    • ne sijeku se;
    • nije zatvoreno;
    • stabilan;
    • krajnji smjer je isti kao i smjer vektora;
    • započeti na $+ q$ ili u beskonačnosti, završiti na $– q$;
    • nastaju u blizini naboja (gdje je veća napetost);
    • okomito na površinu glavnog vodiča.

    Definicija 2

    Razlika u električnim potencijalima ili naponu (F ili $U$) je veličina potencijala na početnoj i krajnjoj točki putanje pozitivnog naboja. Što se manje potencijal mijenja duž puta, to je posljedično niža jakost polja.

    Jakost električnog polja uvijek je usmjerena u smjeru smanjenja početnog potencijala.

    Slika 2. Potencijalna energija sustava električnih naboja. Author24 - online razmjena studentskih radova

    Električni kapacitet karakterizira sposobnost bilo kojeg vodiča da akumulira potreban električni naboj na vlastitoj površini.

    Ovaj parametar ne ovisi o električnom naboju, ali na njega mogu utjecati geometrijske dimenzije vodiča, njihov oblik, položaj i svojstva medija između elemenata.

    Kondenzator je univerzalni električni uređaj koji pomaže brzo akumulirati električni naboj za prijenos u strujni krug.

    Električno polje i njegov intenzitet

    Prema suvremenim idejama znanstvenika, električni stabilni naboji ne utječu izravno jedni na druge. Svako nabijeno fizičko tijelo u elektrostatici stvara električno polje u okolini. Ovaj proces ima snažan učinak na druge nabijene tvari. Glavno svojstvo električnog polja je djelovanje na točkaste naboje određenom silom. Dakle, interakcija pozitivno nabijenih čestica se odvija kroz polja koja okružuju nabijene elemente.

    Taj se fenomen može istražiti pomoću takozvanog testnog naboja - malog električnog naboja koji ne unosi značajnu preraspodjelu proučavanih naboja. Za kvantitativno otkrivanje polja uvodi se obilježje sile – jakost električnog polja.

    Intenzitet se naziva fizičkim pokazateljem, koji je jednak omjeru sile kojom polje djeluje na probni naboj postavljen u zadanoj točki polja prema veličini samog naboja.

    Jačina električnog polja je vektorska fizička veličina. Smjer vektora u ovom slučaju podudara se u svakoj materijalnoj točki okolnog prostora sa smjerom sile koja djeluje na pozitivni naboj. Električno polje elemenata koji se ne mijenjaju s vremenom i koji su nepomični smatra se elektrostatičkim.

    Za razumijevanje električnog polja koriste se linije sile koje su povučene na način da se smjer glavne osi napetosti u svakom sustavu poklapa sa smjerom tangente na točku.

    Razlika potencijala u elektrostatici

    Elektrostatičko polje uključuje jedno važno svojstvo: rad sila svih pokretnih čestica pri pomicanju točkastog naboja s jedne točke polja na drugu ne ovisi o smjeru putanje, već je određen isključivo položajem početne i završni redovi i parametar naboja.

    Rezultat neovisnosti rada od oblika kretanja naboja je sljedeća tvrdnja: funkcionalnost sila elektrostatičkog polja tijekom transformacije naboja duž bilo koje zatvorene putanje uvijek je jednaka nuli.

    Slika 4. Potencijal elektrostatičkog polja. Author24 - online razmjena studentskih radova

    Vlasništvo potencijalnost elektrostatičkog polja pomaže u uvođenju pojma potencijala i unutarnje energije naboja. A fizički parametar jednak omjeru potencijalne energije u polju i veličine ovog naboja naziva se konstantni potencijal električnog polja.

    U mnogim složenim problemima elektrostatike, pri određivanju potencijala izvan referentne materijalne točke, gdje veličina potencijalne energije i sam potencijal nestaju, prikladno je koristiti beskonačno udaljenu točku. U ovom slučaju, značaj potencijala je definiran na sljedeći način: potencijal električnog polja u bilo kojoj točki prostora jednak je radu koji obavljaju unutarnje sile kada se pozitivni jedinični naboj ukloni iz danog sustava u beskonačnost.