Интернет-энциклопедия по школьным предметам от Maximum Education. Учебник поможет решить домашнее задание, подготовиться к контрольной и вспомнить прошлые темы.
Электризация. Электрическое поле
Кулону экспериментально удалось установить закон взаимодействия неподвижных заряженных тел —закон Кулона: сила взаимодействия двух точечных неподвижных заряженных тел в вакууме прямо пропорциональна произведению модулей заряда и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.
\(F = \frac{kq_{1}q_{2}}{R^{2}}\) , где:
F ― сила Кулона [Н];
q1, q2 ― заряды [Кл];
r ― расстояние между зарядами [м];
k ― коэффициент пропорциональности равный 9 ∙ 109 \(\lbrack\frac{Н \bullet м^{2}}{Кл^{2}}\rbrack\) .
При этом оказалось, что заряды одного знака отталкиваются, а заряды разных знаков притягиваются.
Напряженностью электрического поля называется векторная физическая величина, равная отношению силы, с которой поле действует на пробный точечный заряд, к величине этого заряда.
Однако более применимой явлется формула напряженности поля, созданное точечны зарядом:
\(E = \frac{\text{kq}}{R^{2}}\), где:
q ― заряд [Кл];
R ― расстояние от заряда до точки, в которой проводятся измерения [м];
k ― коэффициент пропорциональности равный 9 ∙ 109 \(\lbrack\frac{Н \cdot м^{2}}{Кл^{2}}\rbrack\) .
Напряженность электрического поля «выходит» из положительного заряда и «входит» в отрицательный.
Принцип суперпозиции полей: если в точке пространства несколько заряженных частиц создают поля, напряженности которых равны \(\overrightarrow{Е_{1}}\) и \(\overrightarrow{Е_{2}}\), то результирующая напряженность поля в этой точке равна векторной сумме полей \(\overrightarrow{Е} = \overrightarrow{Е_{1}} + \overrightarrow{Е_{2}}\) .
При этом вектора могут иметь разную длину. Чтобы определить ее, нужно сравнить модули зарядов, их знаки и расстояние от каждого заряда до точки, где ищется напряженность.
Электрическая сила
Если поместить заряженное тело в электрическое поле (внешнее или поле соседнего заряда), то заряженное тело начнет двигаться в соответствии с правилами, описанными выше. Но само движение тела возможно только за счет действия на него силы, которая называется электрическая и находится как:
\(\overrightarrow{F} = q\overrightarrow{Е}\), где:
F – электрическая сила, с которой поле действует на заряд [Н],
q – заряд [Кл],
E – напряженность поля [Н/Кл]
Электростатический потенциал точечного заряда выражается формулой:
\(\varphi = \frac{\text{kq}}{R}\), где
q ― заряд [Кл];
R ― расстояние от заряда до точки, в которой проводятся измерения [м];
k ― коэффициент пропорциональности равный 9 ∙ 109 \(\lbrack\frac{Н \bullet м^{2}}{Кл^{2}}\rbrack\).
Для потенциала так же справедлив принцип суперпозиции: потенциал поля, созданного в точке несколькими точечными зарядами, равен сумме потенциалов полей, создаваемых в этой точке каждым зарядом по отдельности:
φ = φ1 + φ2 + φ3 + … +φn
Разность потенциалов между двумя точками в постоянном электрическом поле определяется выражением ∆φ = - Ed
∆φ ― разность потенциалов [В];
E ― напряженность однородного электрического поля [В/м];
d ― расстояние между точками, между которыми определяется разность потенциалов. [м].
Работа совершаемая электрическими силами определяется через разность потенциалов, как A = - ∆φ ∙ q:
А — работа [Дж];
∆φ — разность потенциалов [В];
q — заряд [Кл].
Работа не зависит от траектории, а зависит только от начального и конечного положения тела.
\(A_{1} = A_{2} = A_{3}\) .