Курс лекций по физике Электростатика

 

Заработок для студента

Заработок для студента

 Заказать диплом

 Курсовые работы

Курсовые работы

Репетиторы онлайн по любым предметам

Репетиторы онлайн по любым предметам

Выполнение дипломных, курсовых, контрольных работ

Выполнение дипломных, курсовых, контрольных работ

Магазин студенческих работ

Магазин студенческих работ

Диссертации на заказ

Диссертации на заказ

Заказать курсовую работу или скачать?

Заказать курсовую работу или скачать?

Эссе на заказ

Эссе на заказ

Банк рефератов и курсовых

Банк рефератов и курсовых

Курс лекций по электротехнике
Теория электрических сигналов
Начертательная геометрия
Компьютерная графика
Курс лекций по физике
Электростатика
Электромагнетизм
Курс лекций по оптике
Материаловедение
Курс лекций по математике
Линейная алгебра
История искусства
Основные направления в искусстве
Общая энергетика
Экологические проблемы
в теплоэнергетике
Курс лекций по информатике
Практикум по компьютерной
графике

Свойства электрических зарядов. Закон Кулона. Мы приступаем к более подробному рассмотрению очередного фундаментального физического взаимодействия – электромагнитного. Существование электромагнитных сил известно человечеству несколько тысячелетий. Ещё древние греки ввели термин «электрон» («янтарь», «способный притягивать к себе»).

Электрическое поле и его характеристики Взаимодействие между покоящимися зарядами осуществляется через электрическое поле. Всякий электрический заряд изменяет свойства окружающего его пространства – создает в нем электрическое поле, как особый вид материи, опосредствующий взаимодействие электрических зарядов.

Работа электрического поля по перемещению электрического заряда. Самоочевидная связь электрического потенциала поля с потенциальной энергией этого поля требует рассмотрения связанной с ними величины работы электрического поля по перемещению электрического заряда.

Энергия взаимодействия системы электрических зарядов.

Поле электрического диполя В качестве первого примера полей, создаваемых системой зарядов, рассмотрим поле электрического диполя. Используется известный принцип суперпозиции. Электрическим диполем называют систему двух равных по величине и противоположных по знаку электрические зарядов +q и -q, расстояние между которыми мало по сравнению с расстоянием до рассматриваемых точек поля. Оказывается, что молекулы диэлектриков по своим электрическим свойствам подобны диполям. Поэтому изучение поля диполя представляет больше и практический интерес.

Поток вектора напряженности электрического поля. Вектор электрической индукции D и его поток. В предыдущем параграфе был приведен пример вычисления напряженности поля системы электрических зарядов способом суперпозиции полей. Однако геометрическое сложение напряженностей более чем двух зарядов очень громоздко, неудобно и дает погрешности, нарастающие с числом используемых зарядов.

Применения теоремы Остроградского-Гаусса к расчету параметров простейших электрических полей. Теорема Остроградского-Гаусса в ряде симметричных случаев позволяет вести расчет параметров электрических полей, принципу суперпозиции вообще недоступных.

Электростатическое поле бесконечно длинного прямого равномерно заряженного цилиндра. Рассмотрим цилиндр радиусом R, равномерно заряженный с линейной плотностью +t (это, конечно же, может быть электрический кабель). Из условия симметрии следует, что силовые линии лежат в плоскостях, перпендикулярных к образующей цилиндра, и направлены радиально от оси цилиндра (рис.16.14), причем, во всех точках, равноудаленных от оси цилиндра, как электрические смещения D, так и напряженности поля Е одинаковы.

Диэлектрики - вещества, относительно плохо проводящие электрический ток (в 1015¸1020 хуже, чем металлические проводники). Термин “диэлектрики” (от греческого dia¢ - через и английского electric - электрический) введен М. Фарадеем для обозначения сред, через которые проникает электростатическое поле, в отличие от металлов-проводников, экранирующих это поле. Диэлектрики при не слишком высоких температурах практически не содержат свободных электрических зарядов - зарядов, способных двигаться в электрических полях как угодно малой напряженности.

ВЕКТОР ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОЙ  ИНДУКЦИИ На границе раздела двух диэлектриков с различными e происходит скачкообразное изменение величины и направления вектора напряженности, обусловленное наличием связанных зарядов.

  По своим электрическим свойствам молекулы диэлектрика эквивалентны электрическим диполям, поэтому для понимания явлений в диэлектриках нужно знать, как ведет себя диполь во внешнем электрическом поле.

 Если диэлектрик внести в электрическое поле, то это поле и сам диэлектрик претерпевают существенные изменения. Необходимо учесть, что в составе атомов и молекул имеются положительно заряженные ядра и отрицательно заряженные электроны. В зависимости от строения, все диэлектрические вещества можно разделить на три большие группы.

Поместим теперь в однородное электрическое поле диэлектрик с полярными молекулами. Действие однородного электрического поля на полярные молекулы оказывается ориентирующим: поле стремится ориентировать молекулярные диполи так, чтобы их электрические моменты совпали с направлением вектора Е (рис.17.4). Поэтому этот вид поляризации называется ориентационным.

Потребность в материалах с очень высокой диэлектрической проницаемостью - в сотни и тысячи единиц - привела к поиску и созданию особого класса диэлектрических веществ сегнетоэлектриков или ферроэлектриков.

Объяснение сегнетоэлектричества. В сегнетоэлектриках между молекулами существуют весьма сильное взаимодействие, благодаря которому наиболее устойчивым и энергетически выгодным оказывается состояние с параллельной ориентацией молярных диполей.

Прямым пьезоэлектрическим эффектом называется поляризация диэлектриков, обусловленная их механической деформацией. Пьезоэффект наблюдается у кварца, сегнетовой соли, метатитаната бария, турмалина и некоторых других кристаллов с низкой симметрией строения.

Распределение сторонних зарядов в проводнике. Проводником называется тело, в котором носители заряда способны перемещаться под действием как угодно малой силы. Здесь мы будем рассматривать лишь твердые металлические проводники. Речь будет идти о движении избыточных электронов (их еще называют «сторонними») и равновесных валентных электронов.

Проводник во внешнем электрическом поле, электростатическая индукция При внесении незаряженного проводника в электрическое поле носители заряда приходят в движение: положительные в направлении вектора Е, отрицательные - в противоположную сторону. В результате у концов проводника возникают заряды противоположного знака, называемые индуцированными зарядами

Электроемкость уединенного проводящего шара. Потенциал уединенного проводящего шара радиусом R, несущего заряд q и находящегося в однородной среде с диэлектрической проницаемостью e, был рассчитан в соответствующем приложении теоремы Остроградского – Гаусса и равен:

Емкость плоского конденсатора. Плоский конденсатор состоят из двух параллельных металлических пластин площадью S каждая, расположенных на близком расстоянии d одна от другой и несущих заряды + q и - q. Если линейные размеры пластин велики по сравнению с расстоянием d, то электростатическое поле между пластинами можно считать эквивалентным полю между двумя бесконечными плоскостями, заряженными разноименно с численно равными поверхностными плотностями электричества +s и - s.

Энергия заряженного проводника Рассмотрим процесс заряжания уединенного проводника с точки зрения затрат энергии на этот процесс. Перенос из бесконечности на поверхность проводника первой порции заряда Dq1 не сопровождается совершением работы против сил электрического поля, так как потенциал проводника первоначально равен нулю

Постоянный электрический ток Основные понятия и определения Если в проводнике создать электрическое поле, то носители заряда придут в упорядоченное движение: положительные в направлении поля, отрицательные в противоположную сторону. Упорядоченное движение зарядов называется электрическим током. Ток может течь в твердых телах (металлы, полупроводники), в жидкостях (электролиты), в газах (газовый разряд), в вакууме (пучки электронов, ионов, протонов). Его принято характеризовать силой тока - скалярной величиной, равной заряду, переносимому носителями через рассматриваемую поверхность (например, через поперечное сечение проводника) в единицу времени.

Закон Ома для однородного участка цепи в интегральной и дифференциальной форме. Сопротивление проводников Ом экспериментально установил закон, согласно которому сила тока, текущего по однородному металлическому проводнику, пропорциональна падению напряжения U на проводнике:  

Работа и мощность постоянного тока Пусть на концах участка цепи существует и поддерживается напряжение U. Тогда за время t через любое сечение проходит заряд q = I×t, это равносильно переносу силами электрического поля заряда q с одного конца проводника на другой.

Разветвленные цепи. Правила Кирхгофа Расчет разветвленных цепей значительно упрощается, если пользоваться правилами, сформулированными Кирхгофом. Этих правил два. Первое из них относится к узлам цепи. Узлом называется точка, в которой сходится более чем два проводника

Основы классической электронной теории Электронная теория проводимости металлов была впервые создана П. Друде в 1900 г. и получила дальнейшее развитие в работах Г. Лоренца. С точки зрения классической электронной теории высокая электропроводность металлов объясняется наличием огромного числа носителей тока - электронов проводимости, перемещающихся по всему объему проводника. Друде предположил, что электроны проводимости в металле можно рассматривать как электронный газ, обладающий свойствами идеального одноатомного газа.

 

Начертательная геометрия, инженерная графика, основы конструирования Компьютерная графика, физика