Электрическое поле существует реально. Его свойства можно исследовать опытным путем.
Поле материально; оно существует независимо от нас и от наших знаний о нем;
поле обладает определенными свойствами, которые не позволяют спутать его с чем-либо другим в окружающем мире.
Электрическое поле – особый вид материи, отличающийся от вещества.
Главное свойство электрического поля – действие его на электрические заряды с некоторой силой. По действию на заряд устанавливают существование поля, распределение его в пространстве, изучают его характеристики.
Сила, с которой электрическое поле действует на внесенный в него электрический заряд, называется электрической силой.
Электрическое поле неподвижных зарядов называют электростатическим. Оно не меняется со временем. Электростатическое поле создается только электрическими зарядами. Оно существует в пространстве, окружающем эти заряды, и неразрывно связано с ними (не может существовать поля без электрического заряда)
Доказательство реальности существования электрического поля – конечная скорость распространения электромагнитных взаимодействий.
НАПРЯЖЕННОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ(уч.10кл.стр.363-368, 374)
Заряд – источник электромагнитного поля
Силовая характеристика электростатического поля. Пробный заряд
Определение и формула напряженности электростатического поля
Единицы измерения
Вектор напряженности
Сила действующая на заряд, помещенный в поле
Линии напряженности поля
Сгущение линий напряженности поля
Модуль напряженности
Однородное электростатическое поле.
Напряженность электрического поля точечного заряда
Напряженность электрического поля сферы (см.ниже уч.10кл.стр.374)
Напряженность электрического поля заряженной плоскости(см.ниже уч.10кл.стр.374)
Согласно идее Фарадея электрические заряды не действуют друг на друга непосредственно. Каждый их них создает в окружающем пространстве электрическое поле. Поле одного заряда действует на другой, и наоборот.
По мере удаления от заряда поле ослабевает.
Основываясь на идеях Фарадея Максвелл сумел теоретически доказать, что электромагнитные взаимодействия должны распространяться в пространстве с конечной скоростью
Заряд является источником электромагнитного взаимодействия, или источником электромагнитного поля, распространяющегося в пространстве со скоростью света.
Рассмотрим действие электростатического поля точечного положительного заряда Q на пробный заряд q, помещенный в поле.
Пробный заряд должен быть настолько мал, чтобы не искажать исследуемое поле. Пробный заряд выбирают положительным по знаку.
По закону Кулона сил отталкивания, действующая на пробный заряд, зависит не только от заряда Q, но и от пробного заряда. Это неудобно для характеристики поля.
Fqo= k
Отношение силы, действующей на пробный заряд q0, к его величине не зависит от модуля заряда.
Напряженность электростатического поля – векторная физическая величина, равная отношению силы Кулона, с которой поле действует на пробный положительный заряд, помещенный в данную точку поля, к этому заряду:
Единица измерения – Н/Кл
Напряженность поля – силовая характеристика электростатического поля
Напряженность поля точечного положительного заряда обратно пропорциональна квадрату расстояние от него:
Fqo= k ; Þ E = k
Напряженность электростатического поля в данной точке пространства численно равна силе Кулона, с которой поле действует на пробный единичный положительный заряд, помещенный в этой точке.
Направление вектора напряженности совпадает с направлением силы Кулона, действующей на единичный положительный заряд, помещенный в данную точку поля.
Принцип суперпозиции полей :
Если в данной точке пространства различные заряженные частицы создают электрические поля, то результирующая напряженность поля в этой точке равна векторной сумме напряженностей полей, создаваемых каждой из частиц.
Для большей наглядности электростатическое поле представляют непрерывными линиями напряженности. (В реальности таких линий не существует. Они введены лишь для наглядности представления напряженности поля в пространстве)
Линии напряженности поля – линии, касательные к которым в каждой точке поля совпадают с направлением вектора напряженности электростатического поля в данной точке.
Линии напряженности электростатического поля, созданного точечным положительным зарядом, направлены радиально от заряда, так как пробный положительный заряд в любой точке отталкивается от него.
Линии напряженности электростатического поля, созданного точечным отрицательным зарядом, направлены радиально к заряду, так как пробный положительный заряд в любой точке притягивается к нему.
Положительный заряд является источником линий напряженности.
Отрицательный заряд является стоком линий напряженности.
Линии напряженности поля не пересекаются.
В противном случае напряженность электростатического поля не имела бы определенного направления в точке пересечения.
Силовые линии электрического поля замкнуты, они начинаются на положительных зарядах и оканчиваются на отрицательных ( в том числе и расположенных «на бесконечности»)
Линии напряженности строят с определенной густотой соответствующей модулю напряженности поля. Через площадку 1 м2 проводят количество линий равное модулю Е.
Число линий, пронизывающих единицу площади, характеризует модуль напряженности поля.
Пусть для точечного положительного заряда +Q сквозь единицу поверхности сферы радиуса r вокруг заряда проходит N линий напряженности. Степень сгущения составляет:
~
Напряженность Е так же пропорциональна , значит E ~
Модуль напряженности поля пропорционален степени сгущения линий напряженности электростатического поля.
В области сгущения линий напряженности больше, в области разряжения – меньше.
Если расстояние между линиями напряженности одинаково (линии параллельны), то одинакова и напряженность поля.
Электрическое поле, векторы напряженности которого одинаковы во всех точках пространства, называется однородным.
В ограниченной области пространства электрическое поле можно считать приблизительно однородным, если напряженность поля внутри области меняется незначительно.
см. ниже «Диэлектрическая проницаемость» (уч.10кл.390-391)
Относительная диэлектрическая проницаемость среды – число, показывающее во сколько раз напряженность электростатического поля в однородном диэлектрике меньше, чем напряженности в вакууме:
e =
Обозначение - e
Следовательно, напряженность поля в диэлектрике:
E =
Напряженность электрического поля зависит от относительной диэлектрической проницаемости среды e поэтому при наличии нескольких граничащих диэлектриков на границе разрыва двух сред напряженность поля меняется скачком (линии вектора Е терпят разрыв).
Электрическое смещение
Электрическое смещение D в данной точке среды – векторная величина, численно равная произведению относительной диэлектрической проницаемости среды, электрической постоянной на напряженность поля в данной точке.
= ee0
Единица измерения D - Кл/м2
Вектор D не зависит от e:
Для точечного заряда или заряженной сферы:
E = Þ D = ee0=
Для заряженной плоскости:
E = Þ D = ee0 =
Вектор электрического смещения D не зависит от относительной диэлектрической проницаемости среды e, т.е. является одинаковым по величине во всех средах, поэтому не имеет скачка и разрыва на границе сред. (в отличие от напряженности Е)
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ ТОЧЕЧНОГО ЗАРЯДА(уч.10кл.стр.363-365, 366-368)
Напряженность электростатического поля (см.выше уч.10кл.стр.363-365)
Линии напряженности электростатического поля (см.выше)
Линии напряженности поля единичного заряда (положительного и отрицательного)
Сгущение линий напряженности поля (см.выше)
Понятие однородного электрического поля (см.выше)
Напряженность электрического поля сферы (см.ниже уч.10кл.стр.374)
ПОТЕНЦИАЛЬНОСТЬ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ПОЛЯ(уч.10кл.стр.378-381)
Аналогия движение частицы в гравитационном и электростатическом полях
Работа сил электростатического поля при перемещении частицы в нем
Потенциальность электростатического поля.
Обозначение потенциальной энергии электростатического поля
Потенциальная энергия взаимодействия точечных зарядов. Формула(уч.10кл.стр.380)
Знаки в выражении для энергии взаимодействия поля и их физический смысл
Работа в гравитационном поле Ag = mgh
Работа в электростатическом поле Aq = Fkh = qEh
Движение частицы в гравитационном поле аналогично ее движения в электростатическом. В первом случае фигурирует сила mg, во втором – кулоновская сила qE
Силы гравитационного и электростатического полей зависят от 1/r2 и направлены по прямой соединяющей тела.
Fg = G
F-q =
При перемещении заряда действующая на него со стороны поля сила совершает работу.
Поэтому можно утверждать, что заряженное тело в электрическом поле обладает энергией.
Найдем потенциальную энергию по перемещению заряда в однородном электрическом поле. Однородное поле создают, например, большие металлические пластины, имеющие заряды противоположного знака.
Такое поле действует на заряд с постоянной силой:
Вычислим работу поля при перемещении положительного заряда q из точки 1, находящейся на расстоянии d1 от пластины, в точку 2, расположенную на расстоянии d2< d1 от той же пластины. Точки 1 и 2 лежат на одной силовой линии.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98
