на тему:
“Електричне поле”
По сучасних уявленнях, електричні заряди не діють один на одного безпосередньо. Кожне заряджене тіло створює в навколишньому просторі
електричне поле, яке робить силову дію на інші заряджені тіла.
Головна властивість електричного поля – дія на електричні заряди з деякою силою. Таким чином, взаємодія заряджених тіл здійснюється не безпосереднім їх впливом один на одного, а через електричні полюси, що оточують заряджені тіла.
Для кількісного визначення електричного поля вводиться силова характеристика
- напруженість електричного поля.
Напруженістю електричного поля називають фізичну величину, рівну відношенню сили, з яким поле діє на позитивний спробний заряд, поміщений у дану точку простору, до величини цього заряду:
Напруженість електричного поля – векторна фізична величина. Напрямок вектора збігається в кожній точцы простору з напрямком сили, що діє на позитивний спробний заряд.
Напруженість електричного поля, створюваного системою зарядів у даній точцы простору, дорівнює векторній сумі напруженостей електричних полів, створюваних у тій же точці зарядами окремо:
Це властивість електричного поля означає, що поле підкоряється принципу суперпозиції.
Відповідно до закону Кулона, напруженість електростатичного поля, створюваного точковим зарядом Q на відстані r від нього, дорівнює по модулю
Це поле називається
кулонівським. У кулонівському полі напрямок вектора залежить від знака заряду Q: якщо Q > 0, то вектор спрямований по радіусі від заряду, якщо Q < 0, то вектор спрямований до заряду.
Для наочного представлення електричного поля використовують
силові лінії. Ці лінії проводяться так, щоб напрямок вектора в кожній крапці збігалося з напрямком дотичної до силової лінії.
Рис.1. Силові лінії електричного поля
Рис. 2. Силові лінії кулонівських полів
Рис. 3. Силові лінії поля електричного диполя
Теорія електричних кіл
Закони Кірхгофа
1 закон.
I (відноситься до вузла) Сума струмів, які підходять до вузла дорівнює сумі струмів, які виходять з вузла.
II Алгебраїчна сума струмів у вузлі дорівнює 0
2 закон
. (відноситься до контуру) Алгебраїчна сума ЕРС, які включені в контур = алгебраїчній сумі падінь напруг на резисторах контуру.
Порядок складання рівнянь
1. Довільно вказуємо напрям струмів в вітках (один раз)
2. В алгебраїчній сумі по першому закону (друге формулювання
) зі знаком плюс враховуються ті струми, які підходять до вузла, зі знаком мінус – які виходять з вузла.
3. В другому законі Кірхгофа в алгебраїчній сумі ЕРС зі знаком плюс враховуються ті ЕРС, які співпадають з напрямом обход
Приклад до закону Кірхгофа
I1=I2+I3 ; I1-I2-I3=0
E1-E2=I1R1+I2R2
-E2+E3=-I2R2+I3R3
E1+E3=I1R1+I3R3
Нерозгалужене електричне коло
1. Довільно вказуємо напрямок струму
2. По другому закону Кірхгофа складаємо рівняння:
Якщо струм при розрахунку зі знаком мінус, то дійсний напрямок струму протилежний вибраному.
Рівняння ? помножимо на струм I
:
‚
В лівій частині виразу кожна складова EI – являє собою потужність джерела енергії.
В правій частині кожна складова являє собою потужність споживача.
Вираз ‚ - це математичне вираження балансу
потужності
(закон збереження енергії).
Послідовне з’єднання елементів кола
Напруги на резисторах при послідовному з’єднанні розподіляються прямо пропорційно їх опорів.
U1=IR1
U2=IR2
Згідно другому закону Кірхгофа можна записати:
U=U1+U2
U=IR1+IR2 *I
Паралельне з’єднання елементів кола
Еквівалентний опір для двох паралельно – з'єднаннях опорів:
Струм в колі:
Формула опору:
Формула чужого опору:
Електричне поле
- це фізична величина, яка характеризує властивість провідника накопичувати енергію електричного поля.
- залежить від форми, розмірів провідника і середовища, в якому він знаходиться.
Ємність характеризує зв’язок між зарядом і потенціалом провідника.
З’єднання конденсаторів
Конденсатором
називається сукупність двох провідників, в яких накопичуються заряди, рівні по величині і різні за знаком.
Послідовне з’єднання
В результаті електростатичної індукції на конденсаторах будуть однакові заряди. Q1
=Q2
=Q
Розподіл напруг
Напруги розподіляються обернено пропорційно величині їх ємностей
Еквівалентна ємність
Паралельне з’єднання
Заряди розподіляються прямопропорційно ємності конденсаторів.
Список використаної літератури
1. Електричне поле: властивості та напрямки використання. – К., 1992.
2. Фізична енциклопедія. – М., 1999.