vhodZakon Kulona je preprosta beseda. Osnovne formule Elektrotatics Osnovni zakoni in formule Elektrostatike
V elektrostatiki je eden od temeljnih zakonov Coulomb. Uporablja se v fiziki, da se določi sila interakcije dveh fiksnih dajatev ali razdalje med njimi. To je temeljni zakon narave, ki ni odvisen od drugih zakonov. Potem oblika realnega telesa ne vpliva na obseg sil. V tem članku nam bomo povedali preprost jezik zakona Kulona in njegovo uporabo v praksi.
Zgodovina odpiranje
Sh.o. Obesek leta 1785 je prvič eksperimentalno dokazal interakcijo opisanega zakona. V svojih poskusih je uporabil posebne tweeted lestvice. Vendar pa je leta 1773 dokazal Cavendis, na primeru sferičnega kondenzatorja, ki v krogli ni električnega polja. To je dejalo, da se elektrostatične sile razlikujejo glede na razdaljo med telesi. Biti bolj natančen - kvadratni kvadrat. Potem njegova študija ni bila objavljena. Zgodovinsko gledano je bilo to odkritje imenovano po Coulonu, isto ime je in vrednost, v kateri se izmeri dajatev.
Formulacija
Opredelitev prava CULON se glasi: V vakuumuF Interakcija dveh nabitih teles je neposredno sorazmerna z izdelkom svojih modulov in obratno sorazmerno s kvadratom razdalje med njimi.
Zveni kratko, vendar morda ni vse jasno. Enostavne besede: Večja naboj ima telo in bližje, da so drug drugemu, več moči.
In obratno: Če povečate razdaljo med stroški - sila bo manjša.
Formula pravila Coulomb izgleda takole:
Oznaka črk: Q je vrednost dajatve, R je razdalja med njimi, K - koeficient je odvisen od izbranega sistema enot.
Vrednost napolnjenosti Q je lahko pogojno pozitivna ali konvencionalno negativna. Ta delitev je zelo pogojena. Ko se obrnete na telesa, se lahko prenaša iz enega na drugega. Iz tega sledi, da ima lahko eno in isto telo drugačno vrednost in znak zaračunavanja. Točka se imenuje taka dajatev ali telo, katerih dimenzije so veliko manj kot razdalja možnega interakcije.
Opozoriti je treba, da medij, v katerem se nahajajo stroški, vpliva na interakcijo. Ker je v zraku in vakuumu skoraj enako, se odprtje Coulona uporablja samo za ta okolja, to je eden od pogojev za uporabo te vrste formule. Kot je bilo že omenjeno, v sistemu SI, je enota zaračunavanja obesek, zmanjšana Cl. Označuje količino električne energije na enoto časa. Izhaja iz večjih enot SI.
1 cl \u003d 1 a * 1 z
Treba je omeniti, da je dimenzija 1 CL odveč. Zaradi dejstva, da so prevozniki odvrnjeni drug od drugega, jih je težko držati v majhnem telesu, čeprav je sedanji sam v 1A majhen, če se pojavi v vodniku. Na primer, v isti žarnicah z žarilno nitko za 100 W tokova toka na 0,5 A, in v električnem grelcu in več kot 10 A. Takšna trdnost (1 Cl) je približno enaka telesu po teži 1 ton s talne strani.
Videli ste, da je formula praktično enaka kot v gravitacijski interakciji le, če se množice pojavljajo v newtonski mehaniki, nato pa v elektrostatiki - stroški.
Cool formula za dielektrični medij
Koeficient, ob upoštevanju magnitude sistema SI, se določi v H 2 * M 2 / CL2. Enako:
V številnih učbenikih je ta koeficient mogoče najti v obliki frakcije:
Tukaj E 0 \u003d 8.85 * 10-12 CL2 / N * M2 je električna konstanta. E - Dielektrična prepustnost medija se doda dielektriki, nato pa se lahko zakon Coulona uporabi za izračun interakcije napolnjenosti za vakuum in medij.
Ob upoštevanju učinka dielektrika je:
Od tu vidimo, da dajanje dielektrika med telesi zmanjšuje moč F.
Kako so sile usmerjene
Stroški medsebojno delujejo glede na njihovo polarnost - enako odpeljavo in variepete (nasproti).
Mimogrede, to je glavna razlika od takega zakona gravitacijske interakcije, kjer se organi vedno privlačijo. Sile so usmerjene vzdolž črte, ki se izvajajo med njimi, imenujemo radijsko vektor. V fiziki je označen kot R12 in kot radijsko-vektor od prvega do drugega naboja in obratno. Sile so usmerjene iz centra za polnjenje na nasprotno naboje na tej vrstici, če so stroški nasproti, in v nasprotni smeri, če so enake (dva pozitivna ali dva negativna). Vektor:
Sila, ki se uporablja za prvo naboje na drugi strani, je označena kot F 12. Potem v vektorski obliki, zakon Coulona izgleda takole:
Za določitev sile, ki se uporablja za drugo naboje, se uporabljajo označbe F 21 in R21.
Če ima telo kompleksno obliko in je precej velika, da na dani razdalji ni mogoče šteti za točko, potem je razdeljen na majhne dele in upošteva vsako stran kot točkovno dajatev. Po geometrijskem dodatku vseh nastalih vektorjev je nastala sila dobljena. Atomi in molekule medsebojno sodelujejo prek istega zakona.
Uporaba v praksi
Coulumb dela so zelo pomembne pri elektrostatiki, v praksi se uporabljajo v številnih izumih in napravah. Svetlejši primer lahko odlikuje prevodnja strele. Z njim ščitijo zgradbe in električne inštalacije iz nevihte, s čimer preprečujejo požar in neuspeh opreme. Ko dežuje z nevihto na zemlji, se pojavi inducirana naboj velikega obsega, ki jo privlačijo v oblak. Izkazalo se je, da na površini zemlje se pojavi veliko električno polje. Ima večjo vrednost, kot je posledica tega, iztekanje krona (od tal, skozi izgubo strele do oblaka), se vžge iz konice. Polnjenje iz zemlje privlači nasprotno obtožbo oblakov, v skladu z zakonodajo Coulona. Zrak je ioniziran in električni poljski trdnost se zmanjšuje v bližini končnega prevodnja strele. Tako se stroški ne kopičijo na stavbi, v tem primeru je verjetnost udara strele majhna. Če udarec v zgradbo in se dogaja, potem bo skozi strelo, ki je nastala, vsa energija bo šla na tla.
V resnih znanstvenih raziskavah se uporablja največja struktura 21. stoletja - pospeševalnik delcev. V njem električno polje opravlja delo za povečanje energije delcev. OB UPOŠTEVANJU teh procesov v smislu izpostavljenosti točki za skupino pristojbin, potem so vsi razmerji zakona veljavni.
Koristno
Električni naboj - To je fizična količina, ki označuje sposobnost delcev ali TEL, da vstopijo v elektromagnetne interakcije. Električna naboja je običajno označena z črkami q. ali Q.. V sistemu SI se električni naboj izmeri v kabinah (Cl). Brezplačna cena 1 Cl je ogromna količina dajatev, praktično ni v naravi. Praviloma boste morali obravnavati mikrokoleto (1 μl \u003d 10 -6 Cl), nanokole (1 NNK \u003d 10 -9 Cl) in pikokole (1 PPC \u003d 10 -12 Cl). Električna nalaganje ima naslednje lastnosti:
1. Električna naboj je vrsta snovi.
2. Električna naboja ni odvisna od gibanja delcev in njegove hitrosti.
3. Stroški se lahko posredujejo (na primer z neposrednim stikom) iz enega telesa v drugega. Za razliko od telesne mase električna naboja ni sestavni karakteristika tega telesa. Isto telo v različnih pogojih ima lahko drugačno naboje.
4. Obstajata dve vrsti električnih stroškov, pogojno omenjenih pozitivno in negativno.
5. Vse stroške medsebojno vplivajo. Hkrati pa so stroški istega imena odvrnili, variepetes privlačijo. Medsebojne sile so osrednje, to je, ležijo na ravni centri za povezovanje cevi.
6. Obstaja minimalna možna (modula) električne naboj, ki se imenuje osnovna polnjenje. Njegova vrednost:
e. \u003d 1,602177 · 10 -19 CL ≈ 1.6 · 10 -19 CB.
Elektrika vsakega telesa je vedno boljša osnovna naboj:
kje: N. - celo število. Opomba, obstoj dajatve ni mogoč 0,5 e.; 1,7e.; 22,7e. itd. Fizične količine, ki lahko vzamejo le diskretno (ne neprekinjeno) vrsto vrednosti, se imenujejo količinsko. Osnovna naboj E je kvantni (najmanjši del) električnega naboja.
V izoliranem sistemu ostaja algebraična količina dajatev vseh teles:
Zakon ohranjanja električne dajatve trdi, da v zaprtem sistemu organov, procese rojstva ali izginotja stroškov le enega znaka ni mogoče opaziti. Iz zakona varčevanja dajatev sledi tudi, če dva telesa enake velikosti in oblike s stroški q. 1 I. q. 2 (Absolutno ne glede na znak stroškov), vodi do stika, nato pa porazdelijo nazaj, nato pa bo naboj vsakega telesa enaka:
Z sodobnega vidika so osnovni delci nosilci stroškov. Vsa običajna telesa so sestavljena iz atomov, ki vključujejo pozitivno zaračunane protoninegativno napolnjena elektroni in nevtralni delci - neutron.. Protoni in nevtroni so del atomskih jeder, elektroni tvorijo elektronski plašč atomov. Električne stroške Proton in Electron Modulo sta popolnoma enaka in enaka osnovni (to je, minimalna možna) naboj e..
V nevtralnem atomu je številka protona v jedru enaka številu elektronov v lupini. To število se imenuje atomska številka. Atom te snovi lahko izgubi enega ali več elektronov ali kupiti odvečni elektron. V teh primerih se nevtralni atom spremeni v pozitiven ali negativen napolnjen ion. Upoštevajte, da so pozitivni protoni del atomskega jedra, zato se lahko njihovo število spremeni le pod jedrskimi reakcijami. Očitno, ko se elektrifikacijski organi jedrskih reakcij ne pojavijo. Zato v vseh električnih pojavih se število protonov ne spremeni, se razlikuje samo število elektronov. Tako sporočilo o telesu negativne naboje pomeni prenos nepotrebnih elektronov. Sporočilo pozitivne naboje, v nasprotju s pogostimi napakami, ne pomeni dodatka protonov, ampak raztrgan elektron. Napolnitev se lahko prenaša iz enega telesa v drugega samo dele, ki vsebujejo celo število elektronov.
Včasih je v nalogah, električni naboj porazdelijo nad nekaj telesa. Če želite opisati to distribucijo, se uvedejo naslednje vrednosti:
1. Linearna gostota naboja. Uporabljajo za opis porazdelitve napolnjenosti navoja:
kje: L. - dolžino nit. Merjeno v Cl / m.
2. Gostota površinske naboj. Uporabljajo za opis porazdelitve napolnjenosti na površini telesa:
kje: S. - površina telesa. Izmerjena v Cl / m 2.
3. Naboj gostote obsega. Uporablja se za opis porazdelitve napolnjenosti telesa:
kje: V. - Volumen telesa. Izmerjena je v Cl / M 3.
Upoštevajte to elektronska masa enako:
m E. \u003d 9.11 ∙ 10 -31 kg.
Zakon Kulona.
Točka Imenovan napolnjen organ, katerih velikosti v pogojih te naloge je mogoče zanemariti. Na podlagi številnih poskusov je obesek ugotovil naslednji zakon:
Prednosti interakcije stroškov fiksnih točk so neposredno sorazmerna z produktom modulov nabojev in obratno sorazmerne s kvadratom razdalje med njimi:
kje: ε - Dielektrična prepustnost medija - brezrazsežna fizična vrednost, ki kaže, kolikokrat bo moč elektrostatične interakcije v tem mediju manjša kot v vakuumu (to je, kolikokrat medij slabi interakcijo). Tukaj k. - Koeficient v pravu Coulona, \u200b\u200bvrednost, ki določa numerično vrednost moči interakcije obtožb. V sistemu sistema se jemlje enako:
k. \u003d 9 ∙ 10 9 m / f.
V interakcijskih silah fiksnih dajatev v točki so predmet tretjega Newtona, in so odbijanja drug od drugega z enakimi znaki dajatev in privlačnosti med seboj z različnimi znaki. Medsebojno delovanje fiksnih električnih nabojev se imenuje elektrostatična ali interakcijo Colomb. Odsek elektrodinamike, ki študira interakcijo Coulomb, se imenuje elektrostatika.
Zakon COULON je pošten za nastopenjske organe, enakomerno napolnjene sfere in kroglice. V tem primeru za razdalje r. Vzemite razdaljo med središči sfera ali kroglic. V praksi je zakon Kulona dobro opravljen, če je velikost nabitih teles veliko manj kot razdalja med njimi. Koeficient. k. V sistemu SI, včasih napisano v obliki:
kje: ε 0 \u003d 8,85 ∙ 10 -12 f / m - Električna konstanta.
Izkušnje kažejo, da so sile interakcije Coulumba predmet načela superpozicije: če napolnjen organ sodeluje istočasno z več zaračunanimi organi, potem je posledična sila, ki deluje na tem organu, enaka vektorski vsoti sil, ki delujejo na tem organu iz vseh drugih nastopov.
Ne pozabite tudi dve pomembni opredelitvi:
Pogoji - Snovi, ki vsebujejo brezplačne nosilce električnega naboja. V notranjosti dirigenta je možen prosti pretok elektronov - napolnjenih nosilcev (električni tok se lahko pojavi v skladu z vodniki). Vodniki vključujejo kovine, raztopine in taline elektrolitov, ioniziranih plinov, plazme.
Dielektriki (izolatorji) - Snovi, v katerih ni brezplačnih prevoznikov. Prosto gibanje elektronov v dielektriku je nemogoče (električni tok ne more pretokati). To je dielektrika, ki nimajo nekaj enake enote dielektrične konstante ε .
Za dielektrično konstanto snovi je naslednja (o tem, kaj je električno polje nekoliko nižje):
Električno polje in njena napetost
Po modernih idejah se električni dajatve ne delujejo neposredno. Vsako napolnjeno telo ustvarja v okoliškem prostoru. električno polje. To polje ima na druge napolnjene telesa. Glavna lastnost električnega polja je učinek na električne stroške z določeno silo. Zato se interakcija obtoženih organov izvede neposredno z njihovim vplivom na drug drugega, temveč z električnimi polji, ki objemajo napolnjene telesa.
Električno polje, ki obdaja napolnjeno telo, je mogoče raziskati z uporabo tako imenovanega preskusnega naboja - majhna v velikosti točkovne dajatve, ki ne pomeni opazne prerazporeditve preučevanih stroškov. Za kvantitativno določanje električnega polja je uvedena karakteristika moči - električne napetosti E..
Napetost električne polja se imenuje fizična vrednost, ki je enaka razmerju z energijo, s katero polje deluje na preskusni nalogi, ki je nameščen na tej točki, do obsega te dajatve:
Električna trdnost polja - fizična vrednost vektorja. Smer vektorja napetosti sovpada na vsaki točki prostora s smerjo sile, ki deluje na pozitivno preskusno dajatev. Električno polje fiksnih in nerazmernih dajatev se imenuje elektrostatična.
Za vizualno predstavitev uporabe električnega polja daljnovodi. Te vrstice se izvajajo, tako da je smer napetostičnega vektorja na vsaki točki sovpadala s smerjo tangenta na električno vodilo. Napajalnice imajo naslednje lastnosti.
- Napajalne vode elektrostatičnega polja se nikoli ne križajo.
- Napajalne vode elektrostatičnega polja so vedno usmerjene iz pozitivnih stroškov na negativne.
- Ko je električno polje upodobljeno z uporabo električnega voda, mora biti njihova debelina sorazmerna z modulom vektorskega trka polja.
- Power Lines se začnejo na pozitivni naboj ali neskončnosti, in končajo na negativnem ali neskončnosti. Debelina črte je večja, kar je večja kot napetost.
- Na tej točki lahko preide samo eno električno linijo, ker Napetost električnega polja na tej točki je zagotovljena.
Električno polje se imenuje homogena, če je vektor napetosti enak na vseh točkah polja. Na primer, homogeno polje ustvarja ravno kondenzator - dve plošči, ki se zaračunavajo za enako velikost in nasproti znaka, ločeno z dielektrično plastjo, razdalja med ploščama pa je veliko manjša od velikosti plošč.
Na vseh točkah homogenega polja zaračuna q., vpisano v homogenem polju z napetostjo E., deluje enako v velikosti in smerni sili F. = EQ.. In če je dajatev q. Pozitivna, smer sile sovpada s smerjo napetosti vektorja, in če je naboj negativna, se vektor sile in napetosti nasprotuje.
Pozitivne in negativne točke točk so prikazane na sliki:
Načelo Superposition.
Če se električno polje, ki ga ustvari več napolnjenih teles, preiskuje z uporabo preskusne dajatve, potem je nastala sila enaka geometrijski vsoti sil, ki delujejo na preskusni obtožnici od vsakega napolnjenega telesa posebej. Posledično je napetost električnega polja, ki jo je ustvaril sistem zaračunavanja na tej točki prostora, enak vektorski vsoti napetosti električnih polj, ustvarjenih na enakih dajatvah stroškov ločeno:
Ta lastnost električnega polja pomeni, da je polje podrejeni načelo Superposition.. V skladu z zakonodajo Coulona je napetost elektrostatičnega polja, ki jo je ustvarila točka Q. na razdalji r. Od njega, enako modulu:
To polje se imenuje Coulomb. V polju Coulumb je smer napetosti vektorja odvisna od znaka polnjenja Q.: če Q. \u003e 0, potem je napetost vektor usmerjen od polnjenja, če Q. < 0, то вектор напряженности направлен к заряду. Величина напряжённости зависит от величины заряда, среды, в которой находится заряд, и уменьшается с увеличением расстояния.
Električna poljska trdnost, ki jo napolnjena letala ustvarja blizu njene površine:
Torej, če naloga zahteva določitev intenzivnosti polja sistema napolnjenosti, potem morate ukrepati po naslednjih algoritem.:
- Narišite risbo.
- Slikajte poljsko moč vsake naboje posebej na želeni točki. Ne pozabite, da so napetosti namenjene negativnemu naboju in od pozitivne pristojbine.
- Izračunajte vsako napetost glede na ustrezno formulo.
- Zračno napetost vektorja geometrično (t.e. vektor).
Potencialna energija energije
Električne stroške med seboj in z električnim poljem. Vsaka interakcija opisuje potencialno energijo. Potencialna energetska interakcija dveh točkovnih električnih dajatev Izračunana s formulo:
Bodite pozorni na pomanjkanje modulov na stroških. Za sortne stroške ima energetska energija negativno vrednost. Ista formula velja tudi za energijo interakcije enotno nabitih kroglic in kroglic. Kot ponavadi, v tem primeru se razdalja R meri med centri kroglic ali kroglic. Če stroški niso dve, vendar več, potem je treba energijo njihovega interakcije obravnavati na naslednji način: prekinite sistem dajatev za vse možne pare, izračunajte energijo interakcije vsakega para in povzamemo vse energije za vse pare .
Naloge na to temo so rešene, kot tudi nalog zakona ohranjanja mehanske energije: Prvi je začetna interakcijska energija, nato zadnja. Če je naloga, da najdejo delo na gibanju stroškov, bo enaka razlika med začetno in končno skupno energijo interakcije stroškov. Energija interakcije se lahko preusmeri na kinetično energijo ali druge vrste energije. Če so organi na zelo dolgi razdalji, se energija njihovega interakcije sklicuje na 0,0.
Opomba: Če je naloga potrebna, da najdete najmanjšo ali maksimalno razdaljo med telesi (delci), ko se premaknete, se ta pogoj zaključi v tem času, ko se delci premikajo v eno smer pri isti hitrosti. Zato je treba odločitev začeti z evidenco o zakonu o ohranjanju impulza, iz katerega se nahaja ta ista hitrost. In potem morate napisati zakon o ohranjanju energije, ob upoštevanju kinetične energije delcev v drugem primeru.
Potencial. Potencialna razlika. Napetost
Elektrostatično polje ima pomembno premoženje: delovanje moči elektrostatičnega polja, ko se naboj premakne iz ene točke polja v drugo, ni odvisna od oblike poti, temveč se določi le s položajem začetnega in končno točko in vrednost polnjenja.
Rezultat neodvisnosti dela na obliki poti je naslednja izjava: delo moči elektrostatičnega polja, ko se naboj premika po vsej zaprti poti je nič.
Lastnost potenciala (neodvisnost dela na obliki poti) elektrostatičnega polja vam omogoča, da vnesete koncept potencialne porabe energije v električnem polju. In fizično količino, ki je enaka razmerju potencialne energije električnega naboja v elektrostatičnem področju do velikosti te dajatve potencial φ Električno polje:
Potencial φ To je energijska značilnost elektrostatičnega polja. V mednarodnem sistemu enot (-ov) enot (-ov) enote potenciala (in zato razlika potencialov, t.j. napetosti) je Volt [v]. Potencial je skalarna vrednost.
V številnih nalogah elektrostatike, pri izračunu potencialov za podporno točko, kjer se vrednosti potencialne energije in potenciala uporabljajo za nič, je primerno, da vzamete neskončno oddaljeno točko. V tem primeru se koncept potenciala lahko določi na naslednji način: Potencial na tej točki prostora je enak delovanju, ki ga električne sile izvajajo pri odstranjevanju posamezne pozitivne naboj od te točke na neskončnost.
OB SKLICEVANJU na formulo za potencialno energijo interakcije dveh točkovnih pristojbin in ga ločimo z enim od stroškov v skladu z določitvijo potenciala, to dobimo potencial φ področja točke Q. na razdalji r. Od nje so v primerjavi z neskončno oddaljeno točko izračunani na naslednji način:
Potencial, izračunan s to formulo, je lahko pozitiven in negativen, odvisno od znaka polnjenja. Ista formula izraža potencial polja enotno napolnjene krogle (ali sfere) na r. ≥ R. (zunaj krogle ali krogle), kje R. - polmer balona in razdalja r. Šteje se iz središča žoge.
Za vizualno predstavitev električnega polja, skupaj z uporabo električnih vodov equisovalencial Površine. Površina, v vseh točkah, ki ima potencial električnega polja enake vrednosti, se imenuje ekvipotencialna površina ali površina enakega potenciala. Napajalne linije električnega polja so vedno pravokotne na izenačne površine. Equisocijske površine Polje COULOMB je koncentrična področja.
Električna napetost To je samo razlika potencialov, tj. Opredelitev električne napetosti se lahko določi s formulo:
V homogenem električnem polju, obstaja povezava med poljsko močjo in napetostjo:
Delo električnega polja Lahko se izračuna kot razlika v začetni in končni potencialni energiji sistema polnjenja:
Delovanje električnega polja v splošnem primeru se lahko izračuna tudi z enim od formul:
V enotnem polju, ko se naboj premika po njegovih elektrarnah, se lahko postopek polja izračuna tudi z naslednjo formulo:
V teh formulah:
- φ - Električni potencial na terenu.
- ∆φ - Potencialna razlika.
- W. - potencialno porabo energije na zunanjem električnem polju.
- A. - delo električnega polja za premikanje naboj (stroške).
- q. - Naboj, ki se premakne v zunanjem električnem polju.
- U. - Napetost.
- E. - Električna poljska trdnost.
- d. ali δ. l. - Razdalja, do katere se premika po električnih vodah.
V vseh prejšnjih formulah je bilo o delu elektrostatičnega polja, če pa navaja, da je treba "delo storiti", ali govorimo o "delu zunanjih sil", potem je treba to delo obravnavati enako kot Polje, vendar z nasprotnim znakom.
Načelo potenciala superpozicije
Iz načela superpozicije napetosti polj, ustvarjenih z električnimi dajatvami, se načelo superpozicije za potenciale sledi (s poljskim potencialnim znakom je odvisno od znaka polnjenja, ki je ustvaril polje):
Upoštevajte, kako lažje uporabljati načelo superpozicije potenciala kot napetosti. Potencial je skalarna vrednost, ki nima navodil. Potencioni so preprosto povzeti numerične vrednosti.
Električna posoda. Ravno kondenzator
Ko je poročal o strojih zaračunavanja, je vedno določena meja, ki ne more več zaračunavati telesa. Za lastnosti sposobnosti telesa, da se kopičijo električni naboj, uvede koncept električna kapaciteta. Zmogljivost osamljenega vodnika zahteva razmerje med svojim nabojem na potencial:
V sistemu se posodo meri v Farades [F]. 1 Farad - izjemno velika zmogljivost. Za primerjavo je zmogljivost celotnega sveta bistveno manj kot ena Faraday. Kapafitacija dirigenta ni odvisna od njegovega naboja ali na potencialu telesa. Podobno gostota ni odvisna od mase ali na volumnu telesa. Zmogljivost je odvisna samo od oblike telesa, njegove velikosti in lastnosti njenega okolja.
Elektrika Sistemi dveh vodnikov se imenujejo fizična vrednost, kot je opredeljena kot razmerje na dajatev q. Eden od vodnikov do potencialne razlike δ φ Med njimi:
Velikost električne energije je odvisna od oblike in velikosti vodnikov in lastnosti dielektričnega ločevanja vodnikov. Obstajajo takšne konfiguracije vodnikov, v katerih je električno polje koncentrirano (lokalizirano) le na določenem območju prostora. Takšni sistemi se imenujejo kondenzatorjiin vodniki, ki sestavljajo kondenzator pladnjak.
Najenostavnejši kondenzator je sistem dveh ploskih prevodnih plošč, ki se nahajajo vzporedno med seboj v majhnih v primerjavi z velikostjo razdalje in ločimo z dielektričnim slojem. Takšen kondenzator se imenuje stanovanje. Električno polje ravno kondenzatorja je v glavnem lokalizirano med ploščami.
Vsaka napolnjene plošče ploščatega kondenzatorja ustvari električno polje blizu njene površine, katerega napetosti modul je izražen z razmerjem zgoraj navedenega. Nato je napetostni modul izida v notranjosti kondenzatorja, ki ga je ustvaril dve plošči, enak:
Zunaj kondenzatorja so električna polja dveh plošč usmerjena v različne smeri, zato nastalo elektrostatično polje E. \u003d 0. Lahko se izračuna s formulo:
Tako je električna zmogljivost ploskega kondenzatorja neposredno sorazmerna s površino plošč (plošč) in obratno sorazmerne razdalje med njimi. Če je prostor med ploščami napolnjen z dielektrično, se električna zmogljivost kondenzatorja poveča v ε čas. Upoštevajte to S. V tej formuli je območje samo enega kondenzatorja. Ko naloga govori o "Planlates", pomenijo ta znesek. Nikoli ga ni treba pomnožiti ali deliti.
Ponovno damo formulo polni kondenzator. Pod obtožbo kondenzatorja se razume le na dajatev njenega pozitivnega napada:
Sila privlačnosti plošč kondenzatorja. Sila, ki deluje na vsaki ravnini, določi ne-celovito kondenzatorsko polje, polje, ki ga ustvari nasprotna objemka (pojav sam ne deluje). Napetost tega polja je enaka polovici napetosti celotnega polja, moč interakcije plošč:
Energijo kondenzatorja. Imenuje se energija električnega polja znotraj kondenzatorja. Izkušnje kažejo, da napolnjen kondenzator vsebuje zalogo energije. Energija obračunanega kondenzatorja je enaka delu zunanjih sil, ki jih je treba potekati, da bi zaračunali kondenzator. Obstajajo tri enakovredne oblike snemanja formule za energijo kondenzatorja (sledijo enemu od drugega, če izkoristite razmerje q. = Cu.):
Plačajte posebno pozornost stavek: "Kondenzator je priključen na vir." To pomeni, da se napetost na kondenzator ne spremeni. In izraz "kondenzator se je zaračunaval in izklopljen iz vira" pomeni, da se naboj kondenzator ne bo spremenila.
Električna energija
Električna energija je treba obravnavati kot potencialno energijo, shranjeno v napolnjenem kondenzatorju. Po modernih idejah je električna energija kondenzatorja lokalizirana v prostoru med kondenzatorskimi ploščami, ki je v električnem polju. Zato se imenuje energija električnega polja. Energija nabitih teles je koncentrirana v prostoru, v katerem je električno polje, tj. O energetski energiji električnega polja lahko govorite. Na primer, kondenzator ima energijo koncentrirano v prostoru med njegovimi ploščami. Tako je smiselno uvesti novo fizično značilnost - volumetrična gostota energetske energije električnega polja. Na primeru ploskega kondenzatorja lahko dobite takšno formulo za gostoto volumetrične energije (ali energija enote volumna električnega polja):
Povezave s konzorji
Vzporedna kondenzatorska povezava - Povečati rezervoar. Kondenzatorji so povezani z istimi nabitnimi ploščami, kot da s povečanjem površine enako napolnjenih plošč. Napetost na vseh kondenzatorjih je enaka, skupna naboj je enaka vsoti dajatev vsakega od kondenzatorjev, skupna zmogljivost pa je prav tako enaka količini posod vseh kondenzatorjev, ki so povezani vzporedno. Pijte formule za vzporedno kondenzatorsko povezavo:
Za zaporedna kondenzatorska povezava Skupna zmogljivost baterije kondenzatorjev je vedno manjša od posode najmanjšega kondenzatorja, ki je vključen v baterijo. Za povečanje napetosti razgradnje kondenzatorja se uporablja zaporedna povezava. Formulo bomo preusmerili za dosledno kondenzatorsko povezavo. Skupna zmogljivost zaporedno povezanih kondenzatorjev je iz razmerja:
Iz zakona ohranjanja dajatve sledi, da so stroški na sosednjih ploščah enaki:
Napetost je enaka količini napetosti na ločenih kondenzatorjih.
Za dva zaporedno povezana kondenzatorjev, bo formula zgoraj nam dal naslednji izraz za skupno zmogljivost:
Za N. Enako dosledno povezani kondenzatorji:
Prevodna sfera
Terenska trdnost znotraj polnjenega vodnika je nič. V nasprotnem primeru bi električna energija delovala na prostih stroških znotraj dirigenta, ki bi te stroške prisilila, da se premaknejo v dirigent. To gibanje bi povzročilo segrevanje napolnjenega vodnika, ki se dejansko ne zgodi.
Dejstvo, da znotraj dirigenta ni električnega polja, se ne more razumeti drugače: če bi bilo, bi se napolnjeni delci ponovno premaknili, in se bodo premaknili točno tako, da bi to polje zmanjšalo na hrup na svojem področju, ker Na splošno se ne bi želeli premakniti, ker je vsak sistem zavezan ravnotežju. Prej ali slej bi se vsi montažni stroški ustavili na tem mestu, tako da polja znotraj dirigenta ne postane več.
Na površini vodnika je napetost električnega polja maksimalna. Velikost napetosti električnega polja napolnjene krogle, ki presega njene omejitve, saj odstrani iz dirigenta in se izračuna s formulo, podobno formulam za intenzivnost polja točkovnega polnjenja, v kateri se razdalje štejejo iz središča žoge.
Ker je poljska moč znotraj nabitih dirigentov nič, je potencial na vseh točkah znotraj in na površini dirigenta enak (samo v tem primeru potencialna razlika, zato je napetost nič). Potencial znotraj napolnjene posode je enak potencialu na površini. Potencial zunaj žoge se izračuna s formulo, podobno formulam za potencial točkovne dajatve, v kateri se razdalje štejejo iz središča žoge.
Polmer R.:
Če je žoga obdana z dielektrično, potem:
Lastnosti dirigenta v električnem polju
- V notranjosti dirigenta je poljska moč vedno nič.
- Potencial znotraj vodnika na vseh točkah je enak in enak potencialu površine vodnika. Ko naloga pravi, da "vodnik zaračuna na potencial ... v", potem pomenijo potencial površine.
- Zunaj iz dirigenta v bližini njegove površine je poljska moč vedno pravokotna na površino.
- Če vodnik obvesti o obtožbi, bo vse razdeljeno na zelo tanek sloj blizu površine dirigenta (običajno je rečeno, da je celotna naboj dirigenta razdeljena na njegovo površino). Z lahkoto je razloženo: dejstvo je, da je pristojnost telesa obveščena, da mu posredovamo prevoznikom napolnjenosti enega znaka, tj. Dajatve istega imena, ki so odvrnjeni. Torej si bodo prizadevali, da se razprostirajo drug od drugega na največji razdalji od vsega možnega, t.j. Obupajte robove vodnika. Posledica tega je, če iz vodnika odstranite jedro, se njene elektrostatične lastnosti na noben način ne bodo spremenile.
- Zunaj dirigenta, je poljska moč je večja od krivulje površine vodnika. Največja vrednost napetosti se doseže v bližini robov in ostrih fesomov površine vodnika.
Opombe za reševanje kompleksnih nalog
1. Ozemljitev Nekaj \u200b\u200bpomeni povezavo dirigenta tega predmeta z zemljo. Hkrati pa so potenciali Zemlje in obstoječi objekt usklajeni in dajatve, potrebne za to dajatev na dirigentu od tal do predmeta ali obratno. Upoštevati je treba več dejavnikov, ki sledijo dejstvu, da je Zemlja nestopisno več kot kateri koli predmet, ki ni tukaj:
- Skupna naboj Zemlje je pogojno enaka NULO, zato je njegov potencial enak tudi NUL, in bo ostal enak NUL po priključitvi predmeta z zemljo. Skratka, tla - sredstva za ponastavitev potenciala predmeta.
- Na ničlo potenciala (in zato lastno dajatev predmeta, ki bi lahko bila pozitivna in negativna), bo moral objekt bodisi sprejeti bodisi zemljišče (morda celo zelo veliko) naboj, in zemlja bo vedno lahko zagotovil Takšna priložnost.
2. Ponovno ponovite: Razdalja med odpoklic telesa je minimalno v trenutku, ko njihove hitrosti postanejo enake velikosti in usmerjene v eno smer (relativna hitrost dajatev je nič). Na tej točki je največja energija interakcije pristojbin največja. Razdalja med privlačnimi telesi je maksimalno, tudi v času enakosti hitrosti, usmerjenih v eno smer.
3. Če je naloga sistem, ki je sestavljen iz velikega števila stroškov, potem je treba razmisliti in barvati sile, ki delujejo na dajatev, ki ni v središču simetrije.
Uspešno, marljivo in odgovorno izvajanje teh treh predmetov, kot tudi odgovorno študijo končnih preizkusov usposabljanja, vam bo omogočilo, da pokažete velik rezultat CT, največje od tega, kar ste sposobni.
Našel napako?
Če mislite, da se zdi, da imate napako v materialih za usposabljanje, pišite o tem po e-pošti (). V pismu, navedite predmet (fizika ali matematika), ime ali številko teme ali test, številko opravila ali mesto v besedilu (stran), kjer menite, da je napaka. Opišite tudi, kakšna je ocenjena napaka. Vaše pismo ne bo ostalo neopaženo, napaka bo bodisi fiksna, ali pa boste pojasnili, zakaj to ni napaka.
Električna prevodnost
Električni upor
Električna impedanca.
Elektrostatika - odsek električne energije, ki študirajo interakcijo fiksnih električnih stroškov.
Med monoviane. napolnjenih telesa nastane elektrostatični (ali Coulomb) odbijanje in med različno Napolnjena - elektrostatična atrakcija. Pojav odbijanja istih imen temelji na ustvarjanju električne enote - naprave za odkrivanje električnih nabojev.
Osnova elektrostatike je zakon Coulomb. Ta zakon opisuje interakcijo električnih stroškov točk.
Zgodovina
Ustanovitev elektrostatike je položila delo Coulomb (čeprav deset let pred njim, enaki rezultati, tudi s še večjo natančnostjo, je prejel Cavendish. Rezultati del Cavendish so bili v družinskem arhivu in so bili objavljeni šele po sto letih ); Zakon o električnih interakcijah, ki jih je najnovejša zakonodaja, ki omogoča zeleno, Gauss in Poisson, da bi ustvarili elegantno matematično teorijo. Najpomembnejši del elektrostatike je teorija potenciala, ki jo je ustvarila zelena in Gauss. Zelo veliko izkušenih raziskav o elektrostatiki je izdelal riž knjige, ki je bila hkrati glavni dodatek v študiji teh pojavov.
Dielektrična konstanta
Iskanje vrednosti dielektričnega koeficienta K vsake snovi, koeficient dohod v skoraj vseh formulah, s katerimi je treba obravnavati elektrostatike, je mogoče izdelati zelo različne načine. Najpogostejši načini so bistvo naslednjega.
1) Primerjava električnih razpršilnikov dveh kondenzatorjev, ki imajo enake dimenzije in obliko, vendar, v kateri je ena izolacijska plast plast zraka, v drugem - plast dielektričnega preskusa.
2) Primerjava znamenitosti med površinami kondenzatorja Ko so te površine sporočene določeni potencialni razlika, vendar v enem primeru se zrak med njimi (sila privlačnosti \u003d F 0), v drugem primeru, preskusni tekoči izolator (privlačna sila \u003d F). Dielektrični koeficient je v formuli:
3) Opazovanja električnih valov (glejte Električne nihanja), ki razmislijo vzdolž žice. S teorijo Maxwell je hitrost porazdelitve električnih valov vzdolž žice izražena s formulo
v katerem K označuje dielektrični koeficient medija, ki obdaja žico, μ označuje magnetno prepustnost tega medija. Lahko dajo veliko večino TEL μ \u003d 1, zato se izkaže
Običajno je primerjana dolžina stoječih električnih valov, ki nastanejo v delih iste žice v zraku in v preskusnem dielektričnem (tekočem). Po določitvi teh dolžin λ 0 in λ dobijo K \u003d λ 0 2 / λ 2. Po MAXWELL teoriji, sledi, da ko je električno polje navdušena po vsej izolacijski snovi, se v tej snovi pojavijo posebne deformacije. Ob indukcijskih cevi je izolacijski medij polariziran. Pojavlja se v njem, električni premiki se pojavijo, ki jih je mogoče premakniti z gibom pozitivne električne energije v smeri osi teh cevi, in skozi vsak prečni prerez cevi prenaša količino električne energije, ki je enaka
Maxwellova teorija omogoča iskanje izrazov teh notranjih sil (napetostnih in tlačnih sil), ki so v dielektričnih poteh, ko je električno polje navdušeno. To vprašanje je prvič pregledal sam Maxwell in kasneje in temeljito s Helmholzom. Nadaljnji razvoj teorije tega vprašanja in tesno povezan s to teorijo ElectricalTritixa (to je teorije, ki razmišljajo o pojavi, odvisno od pojava posebnih napetosti v dielektrikih med vzbujanjem električnega polja v njih) spada v del Lorberg, Kirchhoff, P. Duhmama, NN Schiller in nekaj dr.
Obmejni pogoji
Dokončali bomo povzetek najpomembnejšega oddelka za elektro-drobljenje z razmišljanjem o lomu indukcijskih cevi. Predstavljamo ga na električnem polju Dva dielektrika, ki sta se ločila drug od drugega, z nekaterimi površinami, z dielektričnimi koeficienti do 1 in k 2.
Naj na točke P 1 in P 2, ki se nahaja neskončno blizu površine S vzdolž druge strani, se vrednosti potencialov izražajo V1 in V2, in vrednosti testiranih sil, ki jih dajejo na teh točkah z enoto pozitivne električne energije skozi F 1 in F 2. Potem mora biti za točko p laže na površini S 1 \u003d V2,
Če je DS neskončno majhen premik vzdolž križišča tangentne ravnine na površino S na točki P z ravnino, ki poteka skozi normalno površino na tej točki in skozi smer električne energije v njem. Po drugi strani pa mora biti
Označimo z ε 2 kot, komponenta sile F2 z normalnim N2 (v drugem dielektriku), in skozi ε 1 kot, ki je zasnovan s silo F 1 z istim Normal N2, nato z uporabo formul (31) in (30) , bomo našli
Torej, na površini, ki ločuje dve dielektriki drug od drugega, se električna sila spreminja v njeni smeri, kot je svetlobni žarek, ki je dohod od enega medija do drugega. Ta posledica teorije je upravičena z izkušnjami.
Poglej tudi
- Elektrostatično prakse.
Literatura.
- Landau, L. D., Lifshitz, E. M. Teorija polja. - izdajo sedmega, popravljenega. - M.: Znanost, 1988. - 512 str. - ("Teoretična fizika", Zvezek II). - ISBN 5-02-014420-7.
- Matveev A. N. Elektrika in magnetizem. M.: Višja šola, 1983.
- Tunel M.-A. Osnove elektromagnetizma in teorije relativnosti. Na. Z FR. M.: Tuja literatura, 1962. 488 str.
- Borgman, "Temelji naukov na električnih in magnetnih pojavih" (t. I);
- Maxwell, "Razprava na elektriko in magnetizem" (T. I);
- Poincaré, Electricité et optique ";
- Wiedemann, "Die Lehre von der Elektricität" (t. I);
Povezave
- Konstantin Bogdanov. Kaj lahko elektrostatike // Quantum.. M .: Bureau Kvanteum, 2010. - № 2.