Fyzikálne vzorce téma elektrostatika. Coulombov zákon jednoduchými slovami. Potenciálna energia interakcie nábojov

Elektrostatika- Toto je odvetvie fyziky, ktoré študuje vlastnosti a interakcie elektricky nabitých telies alebo častíc, ktoré sú nehybné vzhľadom na inerciálnu referenčnú sústavu a majú elektrický náboj.

Nabíjačka- je to fyzikálna veličina, ktorá charakterizuje vlastnosť telies alebo častíc vstúpiť do elektromagnetických interakcií a určuje hodnoty síl a energií počas týchto interakcií. V Medzinárodnej sústave jednotiek je jednotkou elektrického náboja prívesok (C).

Existujú dva typy elektrických nábojov:

  • pozitívny;
  • negatívne.

Teleso je elektricky neutrálne, ak sa celkový náboj záporne nabitých častíc, ktoré tvoria telo, rovná celkovému náboju kladne nabitých častíc.

Stabilnými nosičmi elektrického náboja sú elementárne častice a antičastice.

Pozitívne nosiče náboja sú protón a pozitrón a negatívne nosiče náboja sú elektrón a antiprotón.

Celkový elektrický náboj systému sa rovná algebraickému súčtu nábojov telies zahrnutých v systéme, t.j.:

Zákon zachovania náboja: v uzavretom, elektricky izolovanom systéme zostáva celkový elektrický náboj nezmenený, bez ohľadu na to, aké procesy prebiehajú vo vnútri systému.

izolovaný systém- ide o systém, v ktorom cez jeho hranice neprenikajú z vonkajšieho prostredia elektricky nabité častice ani žiadne telesá.

Zákon zachovania náboja- je to dôsledok zachovania počtu častíc, dochádza k redistribúcii častíc v priestore.

vodičov- Sú to telesá, ktoré majú elektrické náboje, ktoré sa môžu voľne pohybovať na značné vzdialenosti.
Príklady vodičov: kovy v pevnom a kvapalnom skupenstve, ionizované plyny, roztoky elektrolytov.

Dielektrika- sú to telesá, ktoré majú náboje, ktoré sa nemôžu presúvať z jednej časti tela do druhej, teda viazané náboje.
Príklady dielektrík: kremeň, jantár, ebonit, plyny za normálnych podmienok.

Elektrifikácia- je to taký proces, v dôsledku ktorého telesá získavajú schopnosť podieľať sa na elektromagnetickej interakcii, to znamená, že získavajú elektrický náboj.

Elektrifikácia tiel- je to taký proces prerozdeľovania elektrických nábojov v tele, v dôsledku ktorého sa náboje telies stávajú opačnými znakmi.

Druhy elektrifikácie:

  • Elektrifikácia v dôsledku elektrickej vodivosti. Keď sa dve kovové telesá dostanú do kontaktu, jedno nabité a druhé neutrálne, potom určitý počet voľných elektrónov prejde z nabitého telesa do neutrálneho, ak je náboj telesa záporný, a naopak, ak je náboj telesa kladný.

    V dôsledku toho v prvom prípade neutrálne telo dostane záporný náboj, v druhom kladný.

  • Elektrifikácia trením. V dôsledku kontaktu počas trenia niektorých neutrálnych telies sa elektróny prenášajú z jedného telesa na druhé. Elektrifikácia trením je príčinou statickej elektriny, ktorej výboje je možné vidieť napríklad pri česaní vlasov plastovým hrebeňom alebo vyzliekaní syntetickej košele či svetra.
  • Elektrifikácia vplyvom vzniká, ak sa nabité teleso privedie na koniec neutrálnej kovovej tyče, v takom prípade v ňom dôjde k narušeniu rovnomerného rozloženia kladných a záporných nábojov. Ich distribúcia prebieha zvláštnym spôsobom: v jednej časti tyče vzniká prebytočný záporný náboj a v druhej kladný náboj. Takéto náboje sa nazývajú indukované, ktorých výskyt sa vysvetľuje pohybom voľných elektrónov v kove pôsobením elektrického poľa nabitého telesa, ktoré je k nemu privedené.

bodový poplatok je nabité teleso, ktorého rozmery za daných podmienok možno zanedbať.

bodový poplatok je hmotný bod, ktorý má elektrický náboj.
Nabité telesá medzi sebou interagujú nasledujúcim spôsobom: opačne nabité telesá sa priťahujú a podobne nabité sa odpudzujú.

Coulombov zákon: sila interakcie dvoch bodových stacionárnych nábojov q1 a q2 vo vákuu je priamo úmerná súčinu hodnôt nábojov a nepriamo úmerná druhej mocnine vzdialenosti medzi nimi:

Hlavná vlastnosť elektrického poľa je, že elektrické pole pôsobí na elektrické náboje určitou silou. Elektrické pole je špeciálnym prípadom elektromagnetického poľa.

elektrostatické pole je elektrické pole stacionárnych nábojov. Intenzita elektrického poľa je vektorová veličina, ktorá charakterizuje elektrické pole v danom bode. Intenzita poľa v danom bode je určená pomerom sily pôsobiacej na bodový náboj umiestnený v danom bode poľa k veľkosti tohto náboja:

napätie je výkonová charakteristika elektrického poľa; umožňuje vypočítať silu pôsobiacu na tento náboj: F = qE.

V medzinárodnom systéme jednotiek je jednotkou napätia volty na meter.Ťahové čiary sú imaginárne čiary potrebné na použitie grafického znázornenia elektrického poľa. Napínacie čiary sú nakreslené tak, že dotyčnice k nim v každom bode v priestore sa zhodujú v smere s vektorom intenzity poľa v danom bode.

Princíp superpozície polí: intenzita poľa z viacerých zdrojov sa rovná vektorovému súčtu intenzity polí každého z nich.

elektrický dipól- ide o súbor dvoch rovnakých v absolútnej hodnote opačných bodových nábojov (+q a -q), ktoré sa nachádzajú v určitej vzdialenosti od seba.

Dipólový (elektrický) moment je vektorová fyzikálna veličina, ktorá je hlavnou charakteristikou dipólu.
V medzinárodnom systéme jednotiek je jednotkou dipólového momentu coulomb meter (C/m).

Druhy dielektrika:

  • Polárny, medzi ktoré patria molekuly, ktorých centrá distribúcie kladných a záporných nábojov sa nezhodujú (elektrické dipóly).
  • nepolárne, v molekulách a atómoch, ktorých centrá distribúcie kladných a záporných nábojov sa zhodujú.

Polarizácia je proces, ktorý nastáva, keď sú dielektrika umiestnené v elektrickom poli.

Polarizácia dielektrika- ide o proces premiestňovania viazaných kladných a záporných nábojov dielektrika v opačných smeroch pôsobením vonkajšieho elektrického poľa.

Dielektrická konštanta je fyzikálna veličina, ktorá charakterizuje elektrické vlastnosti dielektrika a je určená pomerom modulu intenzity elektrického poľa vo vákuu k modulu pevnosti tohto poľa vo vnútri homogénneho dielektrika.

Permitivita je bezrozmerná veličina a vyjadruje sa v bezrozmerných jednotkách.

Feroelektrika- ide o skupinu kryštalických dielektrík, ktoré nemajú vonkajšie elektrické pole a namiesto neho dochádza k spontánnej orientácii dipólových momentov častíc.

Piezoelektrický efekt- ide o efekt pri mechanických deformáciách niektorých kryštálov v určitých smeroch, kde na ich plochách vznikajú opačné elektrické náboje.

Potenciál elektrického poľa. Elektrická kapacita

Elektrostatický potenciál- je to fyzikálna veličina charakterizujúca elektrostatické pole v danom bode, je určená pomerom potenciálnej energie interakcie náboja s poľom k hodnote náboja umiestneného v danom bode poľa:

V medzinárodnom systéme jednotiek je jednotkou merania volt (V).
Potenciál poľa bodového náboja je určený:

Za podmienok ak q > 0, potom k > 0; ak q

Princíp superpozície polí pre potenciál: ak je elektrostatické pole vytvorené niekoľkými zdrojmi, potom jeho potenciál v danom bode v priestore je definovaný ako algebraický súčet potenciálov:

Potenciálny rozdiel medzi dvoma bodmi elektrického poľa je fyzikálna veličina určená pomerom práce elektrostatických síl na presun kladného náboja z počiatočného bodu do konečného k tomuto náboju:

Ekvipotenciálne plochy- toto je geometrická oblasť bodov elektrostatického poľa, kde sú hodnoty potenciálu rovnaké.

Elektrická kapacita- Ide o fyzikálnu veličinu, ktorá charakterizuje elektrické vlastnosti vodiča, kvantitatívne meradlo jeho schopnosti udržať elektrický náboj.

Elektrická kapacita osamelého vodiča je určená pomerom náboja vodiča k jeho potenciálu, pričom predpokladáme, že potenciál poľa vodiča sa predpokladá nulový v nekonečne vzdialenom bode:

Ohmov zákon

Homogénny úsek reťazca- Toto je časť obvodu, ktorá nemá zdroj prúdu. Napätie v takejto sekcii bude určené potenciálnym rozdielom na jej koncoch, t.j.:

V roku 1826 nemecký vedec G. Ohm objavil zákon, ktorý určuje vzťah medzi intenzitou prúdu v homogénnom úseku obvodu a napätím na ňom: sila prúdu vo vodiči je priamo úmerná napätiu na ňom. , kde G je koeficient úmernosti, ktorý sa v tomto zákone nazýva elektrická vodivosť alebo vodivosť vodiča, ktorá je určená vzorcom.

Vodivosť vodiča je fyzikálna veličina, ktorá je prevrátená k jej odporu.

V medzinárodnom systéme jednotiek je jednotkou elektrickej vodivosti Siemens (Sm).

Fyzikálny význam Siemensu: 1 cm je vodivosť vodiča s odporom 1 ohm.
Na získanie Ohmovho zákona pre časť obvodu je potrebné nahradiť odpor R vo vyššie uvedenom vzorci namiesto elektrickej vodivosti, potom:

Ohmov zákon pre časť obvodu: sila prúdu v časti obvodu je priamo úmerná napätiu na nej a nepriamo úmerná odporu časti obvodu.

Ohmov zákon pre úplný obvod: sila prúdu v nerozvetvenom uzavretom obvode vrátane zdroja prúdu je priamo úmerná elektromotorickej sile tohto zdroja a nepriamo úmerná súčtu vonkajších a vnútorných odporov tohto obvodu:

Podpísať pravidlá:

  • Ak pri obchádzaní obvodu vo zvolenom smere prúd vo vnútri zdroja ide v smere obtoku, potom sa EMF tohto zdroja považuje za kladné.
  • Ak pri obchádzaní obvodu vo zvolenom smere prúd vo vnútri zdroja prúdi opačným smerom, potom sa EMF tohto zdroja považuje za negatívne.

Elektromotorická sila (EMF)- ide o fyzikálnu veličinu, ktorá charakterizuje pôsobenie vonkajších síl v prúdových zdrojoch, ide o energiu charakteristickú pre prúdový zdroj. Pre uzavretú slučku je EMF definovaný ako pomer práce vonkajších síl na pohyb kladného náboja pozdĺž uzavretej slučky k tomuto náboju:

V medzinárodnom systéme jednotiek je mernou jednotkou EMF volt. Pri otvorenom okruhu sa EMF zdroja prúdu rovná elektrickému napätiu na jeho svorkách.

Joule-Lenzov zákon: množstvo tepla uvoľneného vodičom s prúdom je určené súčinom druhej mocniny sily prúdu, odporu vodiča a času, ktorý prúd potrebuje na prechod vodičom:

Pri pohybe elektrického poľa náboja pozdĺž časti obvodu funguje, čo je určené súčinom náboja a napätím na koncoch tejto časti obvodu:

DC napájanie- je to fyzikálna veličina, ktorá charakterizuje rýchlosť práce vykonanej poľom na pohyb nabitých častíc pozdĺž vodiča a je určená pomerom práce prúdu v priebehu času k tomuto časovému úseku:

Kirchhoff pravidlá, ktoré sa používajú na výpočet rozvetvených jednosmerných obvodov, ktorých podstatou je nájsť podľa daných odporov úseky obvodu a EMF prúdov aplikovaných na ne v každom úseku.

Prvým pravidlom je pravidlo uzla: algebraický súčet prúdov, ktoré sa zbiehajú v uzle, je bod, v ktorom existujú viac ako dva možné smery prúdu, rovná sa nule.

Druhým pravidlom je pravidlo obvodov: v akomkoľvek uzavretom obvode, v rozvetvenom elektrickom obvode je algebraický súčet súčinov prúdových síl a odporu zodpovedajúcich sekcií tohto obvodu určený algebraickým súčtom použitého EMF. v ňom:

Magnetické pole- ide o jeden z prejavov elektromagnetického poľa, ktorého špecifikom je, že toto pole pôsobí len na pohybujúce sa častice a telesá, ktoré majú elektrický náboj, ako aj na zmagnetizované telesá bez ohľadu na stav ich pohybu.

Vektor magnetickej indukcie- je to vektorová veličina charakterizujúca magnetické pole v ľubovoľnom bode priestoru, ktorá určuje pomer sily pôsobiacej z magnetického poľa na vodivý prvok elektrickým prúdom k súčinu sily prúdu a dĺžky vodivého prvku. v absolútnej hodnote sa rovná pomeru magnetického toku cez prierez plochy k ploche tohto prierezu.

V medzinárodnom systéme jednotiek je jednotkou indukcie tesla (T).

Magnetický obvod je súbor telies alebo oblastí vesmíru, kde je sústredené magnetické pole.

Magnetický tok (tok magnetickej indukcie)- je to fyzikálna veličina, ktorá je určená súčinom modulu magnetického indukčného vektora plochou rovného povrchu a kosínusom uhla medzi normálovými vektormi k plochému povrchu / uhlom medzi normálový vektor a smer indukčného vektora.

V medzinárodnom systéme jednotiek je jednotkou magnetického toku weber (Wb).
Ostrogradského-Gaussova veta pre tok magnetickej indukcie: magnetický tok cez ľubovoľný uzavretý povrch je nulový:

Ohmov zákon pre uzavretý magnetický obvod:

Magnetická priepustnosť je fyzikálna veličina, ktorá charakterizuje magnetické vlastnosti látky, ktorá je určená pomerom modulu magnetického indukčného vektora v prostredí k modulu indukčného vektora v rovnakom bode priestoru vo vákuu:

Sila magnetického poľa je vektorová veličina, ktorá definuje a charakterizuje magnetické pole a rovná sa:

Výkon zosilňovača je sila, ktorou pôsobí magnetické pole na vodič s prúdom. Elementárna sila ampérov je určená pomerom:

Ampérov zákon: modul sily pôsobiaci na malý kúsok vodiča, ktorým preteká prúd, zo strany rovnomerného magnetického poľa s indukciou zvierajúceho uhol s prvkom

Princíp superpozície: keď v danom bode priestoru vytvárajú rôzne zdroje magnetické polia, ktorých indukcie sú B1, B2, .., potom sa výsledná indukcia poľa v tomto bode rovná:

Gimletovo pravidlo alebo pravidlo pravej skrutky: ak sa smer translačného pohybu hrotu závesu pri skrutkovaní zhoduje so smerom prúdu v priestore, potom sa smer rotačného pohybu závesu v každom bode zhoduje so smerom vektora magnetickej indukcie.

Biot-Savart-Laplaceov zákon: určuje veľkosť a smer vektora magnetickej indukcie v ktoromkoľvek bode magnetického poľa vytvoreného vo vákuu vodivým prvkom určitej dĺžky s prúdom:

Pohyb nabitých častíc v elektrických a magnetických poliach Lorentzova sila je sila, ktorá pôsobí na pohybujúcu sa časticu z magnetického poľa:

pravidlo ľavej ruky:

  1. Ľavú ruku je potrebné umiestniť tak, aby čiary magnetickej indukcie vstupovali do dlane a vystreté štyri prsty smerovali spolu s prúdom, potom palec ohnutý o 90 ° bude ukazovať smer sily ampéra.
  2. Ľavú ruku je potrebné umiestniť tak, aby čiary magnetickej indukcie vstupovali do dlane a štyri natiahnuté prsty sa zhodovali so smerom rýchlosti častice s kladným nábojom častice alebo smerovali v smere opačnom k ​​rýchlosti častice so záporným náboj častice, potom palec ohnutý o 90° ukáže smer Lorentzovej sily pôsobiacej na nabitú časticu.

Ak dôjde k spoločnému pôsobeniu na pohyblivý náboj elektrických a magnetických polí, výsledná sila bude určená:

Hmotnostné spektrografy a hmotnostné spektrometre- Ide o prístroje, ktoré sú navrhnuté špeciálne na presné merania relatívnych atómových hmotností prvkov.

Faradayov zákon. Lenzove pravidlo

Elektromagnetická indukcia- ide o jav, ktorý spočíva v tom, že vo vodivom obvode umiestnenom v striedavom magnetickom poli vzniká EMF indukcie.

Faradayov zákon: EMF elektromagnetickej indukcie v obvode je číselne rovnaké a opačné v znamienku rýchlosti zmeny magnetického toku Ф cez povrch ohraničený týmto obvodom:

Indukčný prúd- to je prúd, ktorý vzniká, ak sa nálože pod pôsobením Lorentzových síl začnú pohybovať.

Lenzove pravidlo: indukčný prúd, ktorý sa objavuje v uzavretom obvode, má vždy taký smer, že ním vytvorený magnetický tok cez oblasť ohraničenú obvodom má tendenciu kompenzovať zmenu vonkajšieho magnetického poľa, ktorá tento prúd spôsobila.

Ako použiť Lenzovo pravidlo na určenie smeru indukčného prúdu:

Vírivé pole- ide o pole, v ktorom sú čiary napätia uzavreté čiary, ktorých príčinou je generovanie elektrického poľa magnetickým.
Práca vírivého elektrického poľa pri pohybe jediného kladného náboja pozdĺž uzavretého pevného vodiča sa číselne rovná indukčnému EMF v tomto vodiči.

Toki Foucault- sú to veľké indukčné prúdy, ktoré sa objavujú v masívnych vodičoch kvôli tomu, že ich odpor je malý. Množstvo tepla, ktoré sa uvoľní za jednotku času vírivými prúdmi, je priamo úmerné druhej mocnine frekvencie zmeny magnetického poľa.

Samoindukcia. Indukčnosť

samoindukcia- ide o jav spočívajúci v tom, že meniace sa magnetické pole indukuje EMF práve v tom vodiči, ktorým preteká prúd tvoriaci toto pole.

Magnetický tok Ф obvodu s prúdom I je určený:
Ф \u003d L, kde L je koeficient samoindukcie (prúdová indukčnosť).

Indukčnosť- je to fyzikálna veličina, ktorá je charakteristikou EMF samoindukcie, ktorá sa objavuje v obvode pri zmene intenzity prúdu, je určená pomerom magnetického toku cez povrch ohraničený vodičom k sile jednosmerného prúdu v okruhu:

V medzinárodnom systéme jednotiek je jednotkou indukčnosti henry (H).
EMF samoindukcie je určené:

Energia magnetického poľa je určená:

Objemová hustota energie magnetického poľa v izotropnom a neferomagnetickom prostredí je určená:

  • Základné zákony dynamiky. Newtonove zákony - prvý, druhý, tretí. Galileov princíp relativity. Zákon univerzálnej gravitácie. Gravitácia. Sily elasticity. Váha. Trecie sily - pokojové, klzné, valivé + trenie v kvapalinách a plynoch.
  • Kinematika. Základné pojmy. Rovnomerný priamočiary pohyb. Jednotný pohyb. Rovnomerný kruhový pohyb. Referenčný systém. Trajektória, posun, dráha, pohybová rovnica, rýchlosť, zrýchlenie, vzťah medzi lineárnou a uhlovou rýchlosťou.
  • jednoduché mechanizmy. Páka (páka prvého druhu a páka druhého druhu). Blok (pevný blok a pohyblivý blok). Naklonená rovina. Hydraulický lis. Zlaté pravidlo mechaniky
  • Zákony zachovania v mechanike. Mechanická práca, sila, energia, zákon zachovania hybnosti, zákon zachovania energie, rovnováha tuhých látok
  • Kruhový pohyb. Pohybová rovnica v kruhu. Uhlová rýchlosť. Normálne = dostredivé zrýchlenie. Obdobie, frekvencia obehu (rotácia). Vzťah medzi lineárnou a uhlovou rýchlosťou
  • Mechanické vibrácie. Voľné a nútené vibrácie. Harmonické vibrácie. Elastické oscilácie. Matematické kyvadlo. Premeny energie pri harmonických vibráciách
  • mechanické vlny. Rýchlosť a vlnová dĺžka. Rovnica postupujúcej vlny. Vlnové javy (difrakcia, interferencia...)
  • Hydromechanika a aeromechanika. Tlak, hydrostatický tlak. Pascalov zákon. Základná rovnica hydrostatiky. Komunikačné nádoby. Archimedov zákon. Podmienky plavby tel. Prúdenie tekutiny. Bernoulliho zákon. Torricelliho vzorec
  • Molekulárna fyzika. Základné ustanovenia IKT. Základné pojmy a vzorce. Vlastnosti ideálneho plynu. Základná rovnica MKT. Teplota. Stavová rovnica ideálneho plynu. Mendelejevova-Klaiperonova rovnica. Zákony plynu - izoterma, izobara, izochóra
  • Vlnová optika. Korpuskulárna vlnová teória svetla. Vlnové vlastnosti svetla. rozptyl svetla. Rušenie svetla. Huygensov-Fresnelov princíp. Difrakcia svetla. Polarizácia svetla
  • Termodynamika. Vnútorná energia. Job. Množstvo tepla. Tepelné javy. Prvý zákon termodynamiky. Aplikácia prvého zákona termodynamiky na rôzne procesy. Rovnica tepelnej bilancie. Druhý zákon termodynamiky. Tepelné motory
  • Teraz ste tu: Elektrostatika. Základné pojmy. Nabíjačka. Zákon zachovania elektrického náboja. Coulombov zákon. Princíp superpozície. Teória blízkej akcie. Potenciál elektrického poľa. Kondenzátor.
  • Konštantný elektrický prúd. Ohmov zákon pre časť obvodu. Prevádzka a jednosmerný prúd. Joule-Lenzov zákon. Ohmov zákon pre úplný obvod. Faradayov zákon elektrolýzy. Elektrické obvody - sériové a paralelné zapojenie. Kirchhoffove pravidlá.
  • Elektromagnetické vibrácie. Voľné a nútené elektromagnetické oscilácie. Oscilačný obvod. Striedavý elektrický prúd. Kondenzátor v obvode striedavého prúdu. Induktor ("solenoid") v obvode striedavého prúdu.
  • Prvky teórie relativity. Postuláty teórie relativity. Relativita simultánnosti, vzdialenosti, časových intervalov. Relativistický zákon sčítania rýchlostí. Závislosť hmotnosti od rýchlosti. Základný zákon relativistickej dynamiky...
  • Chyby priamych a nepriamych meraní. Absolútna, relatívna chyba. Systematické a náhodné chyby. Smerodajná odchýlka (chyba). Tabuľka na určenie chýb nepriamych meraní rôznych funkcií.
  • Definícia 1

    Elektrostatika je rozsiahly odbor elektrodynamiky, ktorý študuje a opisuje elektricky nabité telesá v pokoji v určitom systéme.

    V praxi existujú dva typy elektrostatických nábojov: pozitívny (sklo na hodvábe) a negatívny (ebonit na vlne). Základný náboj je minimálny náboj ($e = 1,6 ∙10^( -19)$ C). Náboj akéhokoľvek fyzického tela je násobkom celého počtu elementárnych nábojov: $q = Ne$.

    Elektrifikácia hmotných telies je prerozdelenie náboja medzi telesami. Spôsoby elektrifikácie: dotyk, trenie a vplyv.

    Zákon zachovania elektrického kladného náboja - v uzavretom koncepte zostáva algebraický súčet nábojov všetkých elementárnych častíc stabilný a nezmenený. $q_1 + q _2 + q _3 + …..+ q_n = const$. Skúšobný náboj je v tomto prípade bodový kladný náboj.

    Coulombov zákon

    Tento zákon bol založený experimentálne v roku 1785. Podľa tejto teórie je interakčná sila dvoch bodových nábojov v pokoji v prostredí vždy priamo úmerné produkt pozitívnych modulov a naopakštvorec celkovej vzdialenosti medzi nimi.

    Elektrické pole je jedinečný druh hmoty, ktorá interaguje medzi stabilnými elektrickými nábojmi, vytvára sa okolo nábojov, ovplyvňuje iba náboje.

    Takýto proces pevných bodových prvkov úplne podlieha tretiemu Newtonovmu zákonu a považuje sa za výsledok vzájomného odpudzovania častíc s rovnakou silou vzájomnej príťažlivosti. Vzťah stabilných elektrických nábojov v elektrostatike sa nazýva Coulombova interakcia.

    Coulombov zákon je celkom spravodlivý a presný pre nabité hmotné telesá, rovnomerne nabité gule a gule. V tomto prípade sa vzdialenosti berú hlavne ako parametre stredov priestorov. V praxi je tento zákon dobre a rýchlo splnený, ak sú veľkosti nabitých telies oveľa menšie ako vzdialenosť medzi nimi.

    Poznámka 1

    V elektrickom poli pôsobia aj vodiče a dielektrika.

    Prvé predstavujú látky obsahujúce voľné nosiče elektromagnetického náboja. Vo vnútri vodiča môže dôjsť k voľnému pohybu elektrónov. Medzi tieto prvky patria roztoky, kovy a rôzne taveniny elektrolytov, ideálne plyny a plazma.

    Dielektriká sú látky, v ktorých nemôžu byť žiadne voľné nosiče elektrického náboja. Voľný pohyb elektrónov v samotných dielektrikách je nemožný, pretože nimi nepreteká žiadny elektrický prúd. Práve tieto fyzikálne častice majú priepustnosť, ktorá sa nerovná dielektrickej jednotke.

    Siločiary a elektrostatika

    Siločiary počiatočnej sily elektrického poľa sú spojité čiary, ktorých dotyčnice sa v každom médiu, cez ktoré prechádzajú, úplne zhodujú s osou napätia.

    Hlavné charakteristiky siločiar:

    • nepretínajú sa;
    • nie je uzavretý;
    • stabilný;
    • koncový smer je rovnaký ako smer vektora;
    • začať na $+ q$ alebo v nekonečne, skončiť na $– q$;
    • vznikajú v blízkosti nábojov (kde je väčšie napätie);
    • kolmo na povrch hlavného vodiča.

    Definícia 2

    Rozdiel v elektrických potenciáloch alebo napätí (Ф alebo $U$) je veľkosť potenciálov v počiatočnom a koncovom bode trajektórie kladného náboja. Čím menej sa mení potenciál pozdĺž cesty, tým nižšia je v dôsledku toho intenzita poľa.

    Intenzita elektrického poľa je vždy smerovaná v smere znižovania počiatočného potenciálu.

    Obrázok 2. Potenciálna energia systému elektrických nábojov. Author24 - online výmena študentských prác

    Elektrická kapacita charakterizuje schopnosť akéhokoľvek vodiča akumulovať potrebný elektrický náboj na svojom vlastnom povrchu.

    Tento parameter nezávisí od elektrického náboja, môže ho však ovplyvniť geometrické rozmery vodičov, ich tvar, umiestnenie a vlastnosti prostredia medzi prvkami.

    Kondenzátor je univerzálne elektrické zariadenie, ktoré pomáha rýchlo akumulovať elektrický náboj a preniesť ho do obvodu.

    Elektrické pole a jeho intenzita

    Podľa moderných predstáv vedcov sa elektrické stabilné náboje navzájom priamo neovplyvňujú. Každé nabité fyzické telo v elektrostatike vytvára v prostredí elektrické pole. Tento proces silne pôsobí na ostatné nabité látky. Hlavnou vlastnosťou elektrického poľa je pôsobiť na bodové náboje určitou silou. Interakcia kladne nabitých častíc sa teda uskutočňuje prostredníctvom polí, ktoré obklopujú nabité prvky.

    Tento jav je možné skúmať pomocou takzvaného testovacieho náboja - malého elektrického náboja, ktorý nezavádza výraznú redistribúciu študovaných nábojov. Pre kvantitatívnu detekciu poľa sa zavádza silový znak - intenzita elektrického poľa.

    Intenzita sa nazýva fyzikálny indikátor, ktorý sa rovná pomeru sily, ktorou pole pôsobí na skúšobný náboj umiestnený v danom bode poľa, k veľkosti samotného náboja.

    Intenzita elektrického poľa je vektorová fyzikálna veličina. Smer vektora sa v tomto prípade zhoduje v každom hmotnom bode okolitého priestoru so smerom sily pôsobiacej na kladný náboj. Elektrické pole prvkov, ktoré sa časom nemenia a sú stacionárne, sa považuje za elektrostatické.

    Na pochopenie elektrického poľa sa používajú siločiary, ktoré sú nakreslené tak, že smer hlavnej osi napätia v každom systéme sa zhoduje so smerom dotyčnice k bodu.

    Potenciálny rozdiel v elektrostatike

    Elektrostatické pole má jednu dôležitú vlastnosť: práca síl všetkých pohybujúcich sa častíc pri pohybe bodového náboja z jedného bodu poľa do druhého nezávisí od smeru trajektórie, ale je určená výlučne polohou počiatočného bodu. a koncové riadky a parameter náboja.

    Výsledkom nezávislosti diela od formy pohybu nábojov je nasledovné tvrdenie: funkcionál síl elektrostatického poľa pri transformácii náboja po ľubovoľnej uzavretej trajektórii je vždy rovný nule.

    Obrázok 4. Potenciál elektrostatického poľa. Author24 - online výmena študentských prác

    Nehnuteľnosť potenciál elektrostatického poľa pomáha zaviesť pojem potenciál a vnútorná energia náboja. A fyzikálny parameter rovný pomeru potenciálnej energie v poli k veľkosti tohto náboja sa nazýva konštantný potenciál elektrického poľa.

    V mnohých zložitých problémoch elektrostatiky, pri určovaní potenciálov za referenčným materiálovým bodom, kde veľkosť potenciálnej energie a potenciál samotný zaniká, je vhodné použiť nekonečne vzdialený bod. V tomto prípade je význam potenciálu definovaný nasledovne: potenciál elektrického poľa v akomkoľvek bode priestoru sa rovná práci, ktorú vnútorné sily vykonajú, keď sa kladný jednotkový náboj odstráni z daného systému do nekonečna.