Матеріали для Нової української школи 1 клас - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити

ЗОВНІШНЄ НЕЗАЛЕЖНЕ ОЦІНЮВАННЯ 2018 - ФІЗИКА КОМПЛЕКСНЕ ВИДАННЯ

Частина I НАВЧАЛЬНИЙ ДОВІДНИК — З ПРИКЛАДАМИ ТА ЗАВДАННЯМИ

ЕЛЕКТРОДИНАМІКА

1. ОСНОВИ ЕЛЕКТРОСТАТИКИ

1.2. ЕЛЕКТРИЧНЕ ПОЛЕ. НАПРУЖЕНІСТЬ І ПОТЕНЦІАЛ ЕЛЕКТРИЧНОГО ПОЛЯ

Електричне поле — це вид матерії (частковий випадок електромагнітного поля), основною особливістю якої є дія на тіла й частинки, що мають електричний заряд.

Розрізняють два основні види електричних полів: електростатичне і вихрове (індукційне).

Електростатичні поля — це електричні поля, які існують навколо нерухомих (у даній системі відліку) тіл або частинок, що мають електричний заряд.

Сили, які діють на заряд з боку електростатичних полів, називають кулонівськими силами.

Вихрові електричні поля — електричні поля, які створюються змінними магнітними полями.

♦ Вихрові електричні поля не пов'язані із зарядами, їхні силові лінії є замкненими.

Для характеристики електричних полів існують дві фізичні величини: напруженість — силова характеристика поля, потенціал — енергетична характеристика поля.

1.2.1. НАПРУЖЕНІСТЬ ЕЛЕКТРИЧНОГО ПОЛЯ. ПРИНЦИП СУПЕРПОЗІЦІЇ ПОЛІВ

Напруженість електричного поля () — силова характеристика поля; векторна величина, що дорівнює відношенню сили, з якою поле діє на електричний заряд, до значення цього заряду:

= .

♦ Одиниця напруженості в СІ — ньютон на кулон (Н/Кл) або вольт на метр (В/м):

[E] = = .

♦ За напрямок вектора напруженості в даній точці поля приймають напрямок сили, яка діє на позитивний заряд, поміщений у цю точку (рис. 1.3).

Рис. 13

♦ Модуль напруженості поля точкового заряду та однорідно зарядженої кулі в даній точці простору:

E = k ,

де q0 — заряд, що створює поле (або заряд кулі), r — відстань, від заряду до даної точки (відстань від центра кулі до даної точки).

Лінії напруженості (силові лінії) електричного поля — умовні лінії, у кожній точці яких дотична збігається з лінією, вздовж якої напрямлений вектор напруженості поля (рис. 1.4, а).

♦ Лінії напруженості електростатичного поля починаються на позитивно зарядженому тілі й закінчуються на негативно зарядженому тілі (рис. 1.4, б).

Рис. 1.4

Принцип суперпозиції (накладання): напруженість поля системи зарядів дорівнює векторній сумі напруженостей полів, створюваних кожним із зарядів окремо (рис. 1.5, а):

= + + … + .

♦ Поля не взаємодіють, а накладаються. Заряди взаємодіють, оскільки поле одного заряду діє на інший, і навпаки.

Однорідне електричне поле — електричне поле, вектори напруженості якого однакові у будь-який точці поля.

Лінії напруженості однорідного поля паралельні та розташовані на однаковій відстані одна від одної (рис. 1.5, б).

Рис. 1.5

1.2.2. ПОТЕНЦІАЛ ЕЛЕКТРИЧНОГО ПОЛЯ

Електричне поле діє на електричні заряди з деякою силою, тому за певних умов воно здатне виконати роботу з переміщення цих зарядів. Отже, в електричному полі заряджені частинки або тіла мають потенціальну енергію.

Потенціал електричного поля у даній точці — це фізична величина, яка характеризує енергетичні властивості поля й дорівнює відношенню потенціальної енергії Wп заряду q, поміщеного в дану точку поля, до значення цього заряду:

= .

♦ Одиниця потенціалу в СІ—вольт (В):

[] = В =

♦ Потенціальна енергія залежить від вибору нульового рівня. Зазвичай за нульовий рівень обирають точку, що нескінченно віддалена від зарядів, які створюють поле.

♦ Потенціал поля точкового заряду в даній точці розраховується за формулою:

= k,

де q0 — заряд, що створює поле, r — відстань, від заряду до даної точки.

З цієї формули випливає, що потенціал поля позитивного заряду є додатним, а потенціал поля негативного заряду — від'ємним.

♦ Під впливом поля позитивний заряд, який не мав початкової швидкості, рухатиметься у бік зменшення потенціалу, негативний заряд — у бік збільшення потенціалу (рис. 1.6).

♦ Якщо поле створено декількома зарядами, то потенціал поля дорівнює алгебраїчній сумі потенціалів полів, створених кожним зарядом окремо:

= 1 + 2 + … +n.

Рис. 1.6

1.2.3. РІЗНИЦЯ ПОТЕНЦІАЛІВ. ЗВ'ЯЗОК МІЖ НАПРУЖЕНІСТЮ Й РІЗНИЦЕЮ ПОТЕНЦІАЛІВ

Коли в електростатичному полі заряджена частинка рухається, наприклад, з точки 1 в точку 2 (див. рис. 1.6), то кулонівські сили , які діють на частинку з боку поля,виконують роботу.

Робота електростатичного поля:

1) дорівнює зміні потенціальної енергії заряду» взятій із протилежним знаком:

А12 =-∆Wп - Wп1 - Wп2 = q1 – q2 q(12).

2) не залежить від того, як рухався заряд, а залежить лише від початкового та кінцевого положень заряду;

3) на замкненій траєкторії дорівнює нулю: 1 = 2 => А = 0 .

Різниця потенціалів між двома точками поля — фізична величина, яка дорівнює роботі кулонівських сил з переміщення одиничного заряду з початкової точки в кінцеву:

12 = .

♦ Одиниця різниці потенціалів в СІ — вольт (В):

[12] = B =

♦ Якщо на заряд діють лише кулонівські сили, то різниця потенціалів дорівнює напрузі: 12 = U.

♦ Для однорідного електростатичного поля напруга U (різниця потенціалів 12) пов'язана із напруженістю Е співвідношенням:

U = Ed , або 12 = Ed,

де d проекція відстані між точками 1 і 2 па силову лінію поля (рис. 1.7).

Рис. 1.7

♦ Важливо не плутати різницю потенціалів (напругу) 12 і зміну потенціалу ∆ = 21.









загрузка...

Віртуальна читальня освітніх матеріалів для студентів, вчителів, учнів та батьків.

Наш сайт не претендує на авторство розміщених матеріалів. Ми тільки конвертуємо у зручний формат матеріали з мережі Інтернет які знаходяться у відкритому доступі та надіслані нашими відвідувачами. Якщо ви являєтесь володарем авторського права на будь-який розміщений у нас матеріал і маєте намір видалити його зверніться для узгодження до адміністратора сайту.

Дозволяється копіювати матеріали з обов'язковим гіпертекстовим посилання на сайт, будьте вдячними ми затратили багато зусиль щоб привести інформацію у зручний вигляд.

© 2008-2019 Всі права на дизайн сайту належать С.Є.А.