>>Fizika: Elektromos térerősség. A mezőszuperpozíció elve

Nem elég azt állítani, hogy létezik elektromos mező. Szükséges a terület mennyiségi jellemzőjének bevezetése. Ezt követően az elektromos terek egymással összehasonlíthatók, tulajdonságaik tovább vizsgálhatók.
Az elektromos mezőt a töltésre ható erők érzékelik. Azt lehet mondani, hogy mindent tudunk a mezőről, amire szükségünk van, ha ismerjük a mező bármely pontján bármely töltésre ható erőt.
Ezért szükséges bevezetni a terület egy olyan jellemzőjét, amelynek ismerete lehetővé teszi ennek az erőnek a meghatározását.
Ha felváltva helyezi el a kis töltött testeket a mező ugyanazon pontján, és megméri az erőket, akkor azt tapasztalja, hogy a mező töltésére ható erő egyenesen arányos ezzel a töltéssel. Valóban, legyen a mező ponttöltéssel létrehozva q 1. A vádról szóló Coulomb-törvény (14.2) szerint q 2 a töltéssel arányos erő van q 2. Ezért a mező egy adott pontjában elhelyezett töltésre ható erő e töltéshez viszonyított aránya a mező minden pontjára nem függ a töltéstől, és a mező jellemzőjének tekinthető. Ezt a jellemzőt elektromos térerősségnek nevezzük. Az erőhöz hasonlóan a térerő is az vektor mennyiség; betűvel jelöljük. Ha egy mezőben elhelyezett töltést jelölünk q ahelyett q 2, akkor a feszültség egyenlő lesz:

A térerősség egy adott pontban egyenlő annak az erőnek a hányadosával, amellyel a tér az ezen a ponton elhelyezett ponttöltésre hat.
Innen ered a töltésre ható erő q az elektromos tér oldaláról egyenlő:

A vektor iránya egybeesik a pozitív töltésre ható erő irányával és ellentétes a negatív töltésre ható erő irányával.
Ponttöltés térerőssége. Határozzuk meg a ponttöltés által létrehozott elektromos térerősséget q 0. A Coulomb-törvény szerint ez a töltés pozitív töltésre fog hatni q egyenlő erővel

Egy ponttöltés térerősségi modulusa q 0 a távolságon r egyenlő:

Az intenzitásvektor az elektromos tér bármely pontjában az ezt a pontot és a töltést összekötő egyenes mentén irányul ( 14.7. ábra) és egybeesik az adott pontban elhelyezett pont pozitív töltésre ható erővel.

A mezőszuperpozíció elve. Ha egy testre több erő hat, akkor a mechanika törvényei szerint a keletkező erő egyenlő ezen erők geometriai összegével:

Az elektromos töltésekre az elektromos térből származó erők hatnak. Ha több töltésből származó mezők egymásra helyezésekor ezek a mezők nincsenek hatással egymásra, akkor az összes mezőből eredő erőnek meg kell egyeznie az egyes mezőkből származó erők geometriai összegével. A tapasztalat azt mutatja, hogy a valóságban pontosan ez történik. Ez azt jelenti, hogy a térerősségek geometriailag összeadódnak.
ha a tér egy adott pontjában különféle töltött részecskék elektromos mezőket hoznak létre, amelyek erősségei stb., akkor a kapott térerősség ezen a ponton egyenlő ezen mezők erősségének összegével:

Sőt, az egyedi töltés által létrehozott térerősséget úgy határozzák meg, mintha nem lennének más, a teret létrehozó töltések.
A szuperpozíciós elvnek köszönhetően egy töltött részecskék rendszerének térerősségének bármely pontban történő meghatározásához elegendő egy ponttöltés térerősségének (14.9) kifejezését ismerni. A 14.8. ábra bemutatja, hogyan határozható meg egy pontban a térerősség A, amelyet két ponttöltés hozza létre q 1És q 2, q 1 > q 2

Az elektromos tér bevezetése lehetővé teszi, hogy a töltött részecskék kölcsönhatási erőinek számítási feladatát két részre bontsuk. Először a töltések által létrehozott térerősséget számítják ki, majd az ismert erősségből határozzák meg az erőket. A feladat részekre bontása általában megkönnyíti az erőszámítást.

???
1. Mit nevezünk elektromos térerősségnek?
2. Mekkora a ponttöltés térereje?
3. Hogyan irányul a q 0 töltéstérerősség, ha q 0>0 ? Ha q 0<0 ?
4. Hogyan fogalmazódik meg a mezőszuperpozíció elve?

G.Ja.Mjakisev, B.B.Buhovcev, N.N. Szockij, fizika 10. osztály

Az óra tartalma leckejegyzetek támogató keretóra prezentációgyorsítási módszerek interaktív technológiák Gyakorlat feladatok és gyakorlatok önellenőrző műhelyek, tréningek, esetek, küldetések házi feladat megbeszélés kérdések szónoki kérdések a tanulóktól Illusztrációk audio, videoklippek és multimédia fényképek, képek, grafikák, táblázatok, diagramok, humor, anekdoták, viccek, képregények, példázatok, mondások, keresztrejtvények, idézetek Kiegészítők absztraktokat cikkek trükkök a kíváncsiskodóknak bölcsők tankönyvek alap- és kiegészítő szótár egyéb Tankönyvek és leckék javításaa tankönyv hibáinak javítása egy töredék frissítése a tankönyvben, innováció elemei a leckében, az elavult ismeretek újakkal való helyettesítése Csak tanároknak tökéletes leckékévre vonatkozó naptári javaslatok; Integrált leckék

Ha javításai vagy javaslatai vannak ehhez a leckéhez,

Régóta bebizonyosodott, hogy az elektromos töltések nem hatnak közvetlenül egymásra. Az összes töltött testet körülvevő térben elektromos tér hatását figyeljük meg. Így a töltések körüli mezők között kölcsönhatás lép fel. Minden mezőnek van egy bizonyos ereje, amellyel a töltést befolyásolja. Ez a képesség mindenkire jellemző.

Elektromos térparaméterek meghatározása

A feltöltött tárgy körül elhelyezkedő elektromos tér vizsgálatát úgynevezett teszttöltéssel végezzük. Általában ez egy ponttöltés, amelynek nagysága nagyon jelentéktelen, és semmilyen módon nem befolyásolhatja észrevehetően a vizsgált fő töltést.

Az elektromos mező mennyiségi paramétereinek pontosabb meghatározásához egy speciális értéket állapítottak meg. Ezt a teljesítménykarakterisztikát elektromos térerősség formájában nevezik el.

A térerő stabil fizikai mennyiség. Értéke megegyezik a tér egy adott pontjában elhelyezkedő pozitív teszttöltésre ható térerősség és a teszttöltés értékének arányával.

Feszültségvektor - fő jellemző

Az intenzitás fő jellemzője az elektromos térintenzitásvektor. Így ez a jellemző egy vektorfizikai mennyiség. Bármely térbeli pontban a feszültségvektor ugyanabba az irányba irányul, mint a kifejtett erő befolyásolja a pozitív teszttöltést. A rögzített töltések, amelyek az idő múlásával nem változnak, elektrosztatikus elektromos mezővel rendelkeznek.

Abban az esetben, ha egyszerre több töltött test által létrehozott elektromos teret vizsgálunk, annak összereje az egyes töltött testek teszttöltésre ható erőinek geometriai összegéből áll.

Következésképpen az elektromos térerősség-vektor az egyes pontokban az egyes töltések által létrehozott összes mező erősségi vektorainak összegéből áll.

Az elektromos térerővonalak a vizuális grafikus ábrázolást jelentik. A feszültségvektor minden pontban az erővonalhoz képest elhelyezkedő érintő felé irányul. A tápvezetékek száma arányos az elektromos térerősség vektorának nagyságával.

Feszültségvektor áramlás

5. Elektrosztatika

Coulomb törvénye

1. A feltöltött testek kölcsönhatásba lépnek. A természetben kétféle töltés létezik, ezeket hagyományosan pozitívnak és negatívnak nevezik. Az azonos előjelű (hasonló) töltések taszítják, az ellentétes előjelű (ellentétes) töltések vonzzák. A töltések SI mértékegysége a coulomb (jelölése

2. A természetben van egy minimális lehetséges díj. Neveztetik

elemi és e-vel jelöljük. Az elemi töltés számértéke ≈ 1,6 10-19 C, Elektron töltésq elektron = –e, proton töltésq proton = +e. Minden díj

V a természet az elemi töltés többszörösei.

3. Egy elektromosan leválasztott rendszerben a töltések algebrai összege változatlan marad. Például, ha két egyforma fémgolyót köt össze töltéssel q 1 = 5 nC = 5 10–9 C és q 2 = – 1 nC, akkor a töltések eloszlanak

a golyók között egyenlő, és mindegyik golyó q töltése egyenlő lesz

q = (q 1 + q 2 ) / 2 = 2 nC.

4. Egy töltést ponttöltésnek nevezünk, ha geometriai méretei lényegesen kisebbek, mint azok a távolságok, amelyeknél ennek a töltésnek a hatását más töltésekre vizsgáljuk.

5. A Coulomb-törvény meghatározza a két állóponti töltés közötti elektromos kölcsönhatás erejének nagyságát q 1 és q 2 egymástól távol helyezkednek el (1. ábra)

			k |q | |q
F = | F	|= |F

Itt F 12 az első töltésre ható erő a másodikból, F 21 az erő

az elsőből származó második töltésre hatva, k ≈ 9 10 9 N m2 / Cl2 – állandó a Coulomb-törvényben. Az SI rendszerben ezt az állandót általában a formában írják

k = 4 πε 1 0,

ahol ε 0 ≈ 8,85 10 − 12 F/m az elektromos állandó.

6. A két ponttöltés közötti kölcsönhatás ereje nem függ más töltött testek jelenlététől ezen töltések közelében. Ezt az állítást szuperpozíció elvének nevezzük.

Elektromos térerősség vektor

1. Helyezzen egy q ponttöltést egy álló töltésű test (vagy több test) közelébe. Feltételezzük, hogy a q töltés nagysága olyan kicsi, hogy nem okoz töltések mozgását más testekben (az ilyen töltést próbatöltésnek nevezzük).

A feltöltött test oldaláról egy álló q próbatöltésre F erő hat. A Coulomb-törvénynek és a szuperpozíció elvének megfelelően az F erő arányos lesz a q töltés nagyságával. Ez azt jelenti, hogy ha a próbatöltés nagyságát például 2-szeresére növeljük, akkor az F erő nagysága is 2-szeresére nő, ha a q töltés előjelét az ellenkezőjére változtatjuk, akkor az erőt irányt vált az ellenkezőjére. Ez az arányosság a képlettel fejezhető ki

F = qE.

Az E vektort elektromos térerősség vektornak nevezzük. Ez a vektor az elektromos teret létrehozó testek töltéseinek eloszlásától függ, és

annak a pontnak a helyétől, ahol az E vektort a jelzett módon meghatározzuk. Azt mondhatjuk, hogy az elektromos térerősség vektor egyenlő a tér adott pontjában elhelyezett egységnyi pozitív töltésre ható erővel.

Az E G = F G /q definíciója általánosítható változó (időfüggő) mezők esetére.

2. Számítsuk ki a Q stacionárius ponttöltés által létrehozott elektromos térerősség vektorát! Válasszunk egy A pontot, amely a Q ponttöltéstől távol esik. A feszültségvektor meghatározásához ezen a ponton helyezzünk rá egy pozitív teszttöltéstq. Tovább

teszttöltés egy Q ponttöltés oldaláról, a Q töltés előjelétől függően vonzó vagy taszító erő lesz. Ennek az erőnek a nagysága egyenlő

F = k| Q| q. r2

Következésképpen a Q stacionárius ponttöltés által létrehozott elektromos térerősség vektor nagysága az A pontban, attól távol, r távolságra egyenlő

E = k r |Q 2 |.

Az E G vektor az A pontból indul, és a Q töltésből, ha Q > 0, és a Q töltés felé irányul,

ha Q< 0 .

3. Ha az elektromos teret több ponttöltés hozza létre, akkor az intenzitásvektor egy tetszőleges pontban a térszuperpozíció elve alapján megkereshető.

4. Erővonal (vektorvonal E) geometriai egyenesnek nevezzük,

az az érintő, amelyhez minden pontban egybeesik az adott pontban lévő E vektorral.

Más szóval, az E vektor minden pontjában érintőlegesen irányul a térvonalra. Az erővonal iránya hozzá van rendelve - az E vektor mentén. Az erővonalak képe az erőtér vizuális képe, képet ad a mező térszerkezetéről, forrásairól, és lehetővé teszi a feszültségvektor irányának meghatározását bármely ponton.

5. Az egyenletes elektromos tér mező, vektor Ennek E minden pontjában (nagyságában és irányában) azonos. Ilyen mezőt például egy egyenletes töltésű sík hoz létre a síkhoz meglehetősen közel elhelyezkedő pontokon.

6. Egy egyenletesen töltött labda mezője a felület felett nulla a labdán belül,

A a labdán kívül esik egybe a ponttöltés mezőjével Q a labda közepén található:

k | Q|		r > R esetén
E = r2
		az r< R

ahol Q a labda töltése, R a sugara, r a labda középpontja és a pont távolsága,

amely meghatározza az E vektort.

7. A dielektrikumoknál a mező gyengül. Például egy ponttöltés vagy a felületen egyenletesen feltöltött gömb olajba merülve elektromos mezőt hoz létre.

E = k ε |r Q 2 |,

ahol r a ponttöltés vagy a golyó középpontja és a feszültségvektor meghatározásának pontja közötti távolság, ε az olaj dielektromos állandója. A dielektromos állandó az anyag tulajdonságaitól függ. A vákuum dielektromos állandója ε = 1, a levegő dielektromos állandója nagyon közel van az egységhez (feladatok megoldásánál általában 1-nek tekintjük), egyéb gáznemű, folyékony és szilárd halmazállapotú dielektrikumoknál ε > 1.

8. Amikor a töltések egyensúlyban vannak (ha nincs rendezett mozgás), a vezetők belsejében az elektromos térerősség nulla.

Munka elektromos térben. Lehetséges különbség.

1. Az álló töltések mezőjének (elektrosztatikus térnek) van egy fontos tulajdonsága: az elektrosztatikus erők munkája, amelyek a próbatöltést valamely 1. pontból a 2. pontba mozgatják, nem függ a pálya alakjától, hanem csak az a kezdő- és végpontok helyzetét. Az ezzel a tulajdonsággal rendelkező mezőket konzervatívnak nevezzük. A konzervativizmus tulajdonsága lehetővé teszi, hogy a mező bármely két pontjára meghatározzuk az úgynevezett potenciálkülönbséget.

Lehetséges különbségϕ 1 −ϕ 2 az 1. és 2. pontban egyenlő a q próbatöltés 1. pontból a 2. pontba történő mozgatásához szükséges A 12 térerők arányával a töltés nagyságára:

ϕ1 - ϕ2 =A q 12.

A potenciálkülönbség e meghatározása már csak azért is értelmes, mert a munka nem a pálya alakjától függ, hanem a pályák kezdő- és végpontjainak helyzete határozza meg. Az SI rendszerben a potenciálkülönbséget voltban mérik: 1V = J/C.

Kondenzátorok

1. A kondenzátor két vezetőből áll (ezeket lemezeknek nevezzük), amelyeket egymástól dielektrikumréteg választ el (2. ábra), és az egyik töltése

szemben Q, a másik pedig –Q. A pozitív Q lemez töltését a kondenzátor töltésének nevezzük.

2. Megmutatható, hogy a lemezek közötti ϕ 1 −ϕ 2 potenciálkülönbség arányos a Q töltés mennyiségével, azaz ha például a Q töltést kétszeresére növeljük, akkor a potenciálkülönbség 2-szeresére nő. alkalommal.

ε S

ϕ 1ϕ 2

2. ábra 3. ábra

Ez az arányosság a képlettel fejezhető ki

Q = C (ϕ 1 -ϕ 2 ),

ahol C a kondenzátor töltése és a lemezei közötti potenciálkülönbség közötti arányossági együttható. Ezt az együtthatót elektromos kapacitásnak vagy egyszerűen a kondenzátor kapacitásának nevezik. A kapacitás függ a lemezek geometriai méreteitől, egymáshoz viszonyított helyzetétől és a közeg dielektromos állandójától. A potenciálkülönbséget feszültségnek is nevezik, amit U-val jelölünk. Akkor

Q = CU.

3. Egy lapos kondenzátor két, egymással d távolságra párhuzamosan elhelyezkedő lapos vezetőlemezből áll (3. ábra). Feltételezzük, hogy ez a távolság kicsi a lemezek lineáris méreteihez képest. Mindegyik lemez (kondenzátorlemez) területe S, az egyik lemez töltése Q, a másiké pedig Q.

A szélektől bizonyos távolságban a lemezek közötti mező egységesnek tekinthető. Ezért ϕ 1 -ϕ 2 = Ed, vagy

U = Szerk.

A párhuzamos lemezes kondenzátor kapacitását a képlet határozza meg

C = εε d 0 S ,

ahol ε 0 =8,85 10-12 F/m az elektromos állandó, ε a lemezek közötti dielektrikum dielektromos állandója. Ebből a képletből világos, hogy egy nagy kondenzátor beszerzéséhez növelni kell a lemezek területét, és csökkenteni kell a köztük lévő távolságot. A nagy ε dielektromos állandójú dielektrikum jelenléte a lemezek között szintén a kapacitás növekedéséhez vezet. A lemezek közötti dielektrikum szerepe nem csak a dielektromos állandó növelése. Az is fontos, hogy a jó dielektrikumok ellenálljanak a nagy elektromos mezőknek anélkül, hogy a lemezek között törést okoznának.

Az SI rendszerben a kapacitást faradokban mérik. Egy farad lapos kondenzátor gigantikus méretű lenne. Az egyes lemezek területe körülbelül 100 km2 lenne, 1 mm távolsággal. A kondenzátorokat széles körben használják a technológiában, különösen a töltések tárolására.

4. Ha egy feltöltött kondenzátor lemezeit fémvezetővel rövidre zárjuk, akkor a vezetőben elektromos áram keletkezik és a kondenzátor lemerül. Amikor áram folyik egy vezetőben, bizonyos mennyiségű hő szabadul fel, ami azt jelenti, hogy a feltöltött kondenzátor energiával rendelkezik. Megmutatható, hogy bármely töltött (nem feltétlenül lapos) kondenzátor energiáját a képlet határozza meg

W = 1 2 CU2.

Figyelembe véve, hogy Q = CU, az energia képlete is átírható alakba

W = Q 2 = QU.

Az óra célja: adja meg az elektromos térerő fogalmát és annak meghatározását a mező bármely pontján.

Az óra céljai:

• az elektromos térerősség fogalmának kialakítása; adja meg a feszültségvonalak fogalmát és az elektromos tér grafikus ábrázolását;
• tanítsa meg az E=kq/r 2 képlet alkalmazását egyszerű feszültségszámítási feladatok megoldásában.

Az elektromos tér az anyag egy speciális formája, amelynek létezése csak a működése alapján ítélhető meg. Kísérletileg bebizonyosodott, hogy kétféle töltés létezik, amelyek körül erővonalakkal jellemezhető elektromos mezők vannak.

A mező grafikus ábrázolásakor emlékezni kell arra, hogy az elektromos térerősség vonalai:

1. ne metsszék egymást sehol;
2. kezdete pozitív töltésen van (vagy a végtelenben) és vége negatív töltésen (vagy a végtelenben), azaz nyitott vonalak;
3. töltések között sehol sem szakad meg.

1. ábra

Pozitív töltési vonalak:

2. ábra

Negatív töltésvonalak:

3. ábra

Azonos nevű kölcsönható töltések mezővonalai:

4. ábra

A kölcsönható töltésektől eltérően a mezővonalak:

5. ábra

Az elektromos tér erősségi jellemzője az intenzitás, amelyet E betűvel jelölünk és mértékegységei ill. A feszültség vektormennyiség, mivel a Coulomb-erőnek az egységnyi pozitív töltés értékéhez viszonyított aránya határozza meg

A Coulomb-féle képlet és az intenzitásképlet transzformációja eredményeként a térerősség függ attól a távolságtól, amelyen egy adott töltéshez viszonyítva meghatározzuk.

Ahol: k– arányossági együttható, melynek értéke az elektromos töltés mértékegységeinek megválasztásától függ.

Az SI rendszerben N m 2 / Cl 2,

ahol ε 0 az elektromos állandó 8,85·10 -12 C 2 /N m 2 ;

q – elektromos töltés (C);

r a töltés és a feszültség meghatározásának pontja közötti távolság.

A feszültségvektor iránya egybeesik a Coulomb-erő irányával.

Egyenletesnek nevezzük azt az elektromos teret, amelynek erőssége a tér minden pontjában azonos. A tér korlátozott tartományában az elektromos tér megközelítőleg egyenletesnek tekinthető, ha a térerősség ezen a tartományon belül kissé megváltozik.

Több kölcsönhatásban lévő töltés össztérereje megegyezik az erővektorok geometriai összegével, ami a térszuperpozíció elve:

Tekintsünk néhány esetet a feszültség meghatározására.

1. Hagyja, hogy két ellentétes töltés kölcsönhatásba lépjen. Helyezzünk közéjük egy pont pozitív töltést, ekkor ezen a ponton lesz két azonos irányú feszültségvektor:

A térszuperpozíció elve szerint a teljes térerősség egy adott pontban megegyezik az E 31 és E 32 erősségvektorok geometriai összegével.

Egy adott pontban a feszültséget a következő képlet határozza meg:

E = kq 1 /x 2 + kq 2 /(r – x) 2

ahol: r – az első és a második töltés távolsága;

x az első és a ponttöltés közötti távolság.

6. ábra

2. Tekintsük azt az esetet, amikor meg kell találni a feszültséget a második töltéstől a távolságra lévő pontban. Ha figyelembe vesszük, hogy az első töltés mezeje nagyobb, mint a második töltés mezeje, akkor az intenzitás a mező adott pontjában megegyezik az E 31 és E 32 intenzitás geometriai különbségével.

A feszültség képlete egy adott ponton a következő:

E = kq1/(r + a) 2 – kq 2 /a 2

ahol: r – a kölcsönható töltések közötti távolság;

a a második és a ponttöltés közötti távolság.

7. ábra

3. Tekintsünk egy példát, amikor az első és a második töltéstől bizonyos távolságban is meg kell határozni a térerősséget, jelen esetben az első töltéstől r távolságra, a második töltéstől pedig b távolságra. Mivel a töltésekhez hasonlóan a töltések taszítanak, és a töltésekkel ellentétben, két feszültségvektorunk van egy pontból, így ezek összeadásához alkalmazhatjuk a módszert a paralelogramma ellentétes sarka lesz a teljes feszültségvektor. A vektorok algebrai összegét a Pitagorasz-tételből találjuk meg:

E = (E 31 2 + E 32 2) 1/2

Ennélfogva:

E = ((kq 1 /r 2) 2 + (kq 2 /b 2) 2) 1/2

8. ábra

Ebből a munkából az következik, hogy az intenzitás a mező bármely pontjában meghatározható a kölcsönható töltések nagyságának, az egyes töltések és az adott pont közötti távolság és az elektromos állandó ismeretében.

4. A téma megerősítése.

Ellenőrző munka.

1.opció.

1. Folytasd a mondatot: „az elektrosztatika...

2. Folytassa a mondatot: az elektromos mező….

3. Hogyan irányulnak ennek a töltésnek az intenzitási térvonalai?

4. Határozza meg a töltések jeleit:

Házi feladatok:

1. Két q 1 = +3·10 -7 C és q 2 = −2·10 -7 C töltés vákuumban van egymástól 0,2 m távolságra. Határozzuk meg a térerősséget a C pontban, amely a töltéseket összekötő egyenesen található, 0,05 m távolságra a q 2 töltéstől jobbra.

2. A mező egy bizonyos pontján egy 5,10 -9 C-os töltésre 3,10 -4 N erő hat. Határozza meg a térerősséget ezen a ponton, és határozza meg a teret létrehozó töltés nagyságát. ha a pont 0.1 m-re van tőle.

A feltöltött testek elektromos téren keresztül érintkezés nélkül is befolyásolhatják egymást. A statikus elektromos részecskék által létrehozott mezőt elektrosztatikusnak nevezzük.

Utasítás

1. Ha a Q töltés által létrehozott elektromos térbe újabb Q0 töltést helyezünk, akkor azt bizonyos erővel befolyásolja. Ezt az ütközést E elektromos térerősségnek nevezzük. Ez annak az F erőnek az aránya, amellyel a tér egy adott pontban a Q0 szabályos elektromos töltésre hat, és ennek a töltésnek az értékére: E = F/Q0.

2. A tér egy bizonyos pontjától függően változhat az E térerősség értéke, amelyet az E = E (x, y, z, t) képlettel fejezünk ki. Következésképpen az elektromos térerősség vektorfizikai mennyiségekre vonatkozik.

3. Mivel a térerősség a ponttöltésre ható erőtől függ, az E elektromos térerősség-vektor megegyezik az F erővektorral. A Coulomb-törvény szerint az az erő, amellyel két töltött részecske kölcsönhatásba lép vákuumban, egyenes vonal mentén irányul. amely összeköti ezeket a töltéseket .

4. Michael Faraday azt javasolta, hogy vizuálisan ábrázolják az elektromos töltés térerősségét feszültségvonalak segítségével. Ezek az egyenesek minden érintőpontban egybeesnek a feszültségvektorral. A rajzokon általában nyilakkal vannak jelölve.

5. Ha az elektromos tér egyenletes és intenzitásvektora nagysága és iránya folytonos, akkor az intenzitásvonalak párhuzamosak vele. Ha az elektromos teret megfelelően töltött test hozza létre, akkor a feszültségvonalak tőle távolabb, negatív töltésű részecske esetén pedig felé irányulnak.

2. tipp: Az elektromos térerősség észlelése

A felfedezés érdekében feszültség elektromos mezőket, vezessen be egy ismert teszttöltést. Mérje meg a rá ható erőt oldalról mezőketés számítsa ki a feszültség értékét. Ha az elektromos mezőt ponttöltés vagy kondenzátor hozza létre, számítsa ki speciális képletekkel.

Szükséged lesz

• elektrométer, próbapad, voltmérő, vonalzó és szögmérő.

Utasítás

1. Egy tetszőleges elektromos feszültség meghatározása mezőket Vegyünk egy töltött testet, amelynek méretei elenyészőek az elektromos teret létrehozó test méretéhez képest. Ideális egy feltöltött, kis tömegű fémgolyó. Mérjük meg elektrométerrel a töltésének mértékét, és helyezzük elektromos térbe. Egyensúlyozza az elektromos töltésre ható erőt mezőket dinamométert, és mérje le a leolvasást Newtonban. Ezt követően osszuk el az erőértéket a Coulomb-ban megadott töltésmennyiséggel (E=F/q). Az eredmény az lesz feszültség elektromos mezőket voltban méterenként.

2. mezőket ponttöltés Ha az elektromos teret ismert nagyságú töltés hozza létre, akkor annak intenzitásának meghatározásához a tér egy tőle távoli pontjában mérje meg a kiválasztott pont és a töltés közötti távolságot méterben. Ezt követően osszuk el a coulomb-ban kifejezett töltésmennyiséget a második hatványra emelt mért távolsággal (q/r?). Az így kapott összeget megszorozzuk 9*10^9-cel.

3. Elektromos feszültség meghatározása mezőket kondenzátor Mérjük meg a potenciálkülönbséget (feszültséget) a kondenzátorlemezek között. Ehhez csatlakoztasson vele párhuzamosan egy voltmérőt, rögzítse az eredményt voltban. Ezután mérje meg a lemezek közötti távolságot méterben. Ossza el a feszültség értékét a lemezek közötti távolsággal, az eredmény lesz feszültség elektromos mezőket. Ha nincs levegő a lemezek közé, határozza meg ennek a közegnek a dielektromos állandóját, és ossza el a teljes értéket az értékével.

4. Az elektromos definíció mezőket többen készítettek mezőket mi Ha egy adott pontban a mező több elektromos mező szuperpozíciójának eredménye, keresse meg ezen mezők értékeinek vektorösszegét, figyelembe véve irányukat (mezőszuperpozíció tézis). Ha a kettő által alkotott elektromos mezőt kell észlelnie mezőket vektoraikat egy adott pontban megszerkesztjük, megmérjük a köztük lévő szöget. Ezt követően négyzetesítse mindegyik értékét, és keresse meg az összegüket. Számítsa ki a térerősség értékek szorzatát, szorozza meg a szög koszinuszával, amelyik egyenlő 180-al? mínusz a feszültségvektorok közötti szög, és az összeget megszorozzuk 2-vel. Ezután vonjuk ki a kapott számot a feszültségek négyzetösszegéből (E=E1?+E2?-2E1E2*Cos(180?-?)). A mezők ábrázolásakor vegye figyelembe, hogy a mezővonalak a megfelelő töltéseket hagyják el, és a negatívakat írják be.

Videó a témáról

A vektoralgebra objektumai olyan szakaszok, amelyek iránya és hossza modulusnak nevezett. Annak érdekében, hogy meghatározzuk modul vektor, ki kell vonni egy olyan mennyiség négyzetgyökét, amely a koordinátatengelyekre vetített vetületei négyzetösszege.

Utasítás

1. A vektorokat két alapvető tulajdonság jellemzi: hosszúság és irány. Hossz vektor modulnak vagy normának nevezik, és skaláris értéket jelent, a kezdőpont és a végpont közötti távolságot. Mindkét tulajdonság különböző mennyiségek vagy cselekvések grafikus ábrázolására szolgál, mondjuk fizikai erők, elemi részecskék mozgása stb.

2. Elhelyezkedés vektor kétdimenziós vagy háromdimenziós térben nem befolyásolja annak tulajdonságait. Ha áthelyezi egy másik helyre, akkor csak a végeinek koordinátái változnak meg modulés az irány ugyanaz marad. Ez az autonómia lehetővé teszi vektoralgebrai eszközök használatát különféle számításokban, például térbeli vonalak és síkok közötti szögek meghatározására.

3. A teljes vektor megadható a végeinek koordinátáival. Először nézzük meg a kétdimenziós teret: lássuk az előszót vektor az A (1, -3) pontban található, a vége pedig a B (4, -5) pontban van. A vetületeik észleléséhez engedje le a merőlegeseket az abszcissza és az ordináta tengelyre.

4. Határozza meg önmaga előrejelzéseit vektor, amely a következő képlettel számítható ki: ABx = (xb – xa) = 3 ABy = (yb – ya) = -2, ahol: ABx és ABy vetületek vektor az Ox és az Oy tengelyen xa és xb az A és B pontok abszcisszán ya és yb a megfelelő ordináták;

5. A grafikus képen egy derékszögű háromszög látható, amelyet a vetületekkel megegyező hosszúságú lábak alkotnak vektor. A háromszög befogója az a mennyiség, amelyet ki kell számítani, azaz. modul vektor. Alkalmazza a Pitagorasz-tételt: |AB|? = ABx? +Ay? ? |AB| = ?((xb – xa)? + (yb – ya)?) = ?13.

6. Úgy tűnik, a háromdimenziós térben a képlet bonyolultabbá válik egy harmadik koordináta hozzáadásával - alkalmazza a zb és za értékeket a végekre vektor:|AB| = ?((xb – xa)? + (yb – ya)? + (zb – za)?).

7. Legyen a vizsgált példában za = 3, zb = 8, akkor: zb – za = 5;|AB| = ?(9 + 4 + 25) = ?38.

Videó a témáról

Az azonos nagyságú ponttöltések modulusának meghatározásához mérje meg kölcsönhatásuk erejét és a köztük lévő távolságot, és végezzen számítást. Ha szükséges az egyes ponttestek töltési modulusának kimutatása, vezesse be azokat ismert intenzitású elektromos térbe, és mérje meg, mekkora erővel hat ezekre a töltésekre.

Szükséged lesz

• – torziós mérlegek;
• - vonalzó;
• - számológép;
• – elektrosztatikus térerőmérő.

Utasítás

1. Ha két modulusban azonos töltés van, mérjük meg a kölcsönhatásuk erejét Coulomb torziós mérleg segítségével, amely egyben érzelmi dinamométer is. Később, amikor a töltések egyensúlyba kerülnek és a mérleg vezetéke kompenzálja az elektromos kölcsönhatás erejét, rögzítse ennek az erőnek az értékét a skálán. Később vonalzóval, tolómérővel vagy a skálán található speciális mérleg segítségével keresse meg a távolságot ezen töltések között. Vegyük figyelembe, hogy a töltésekkel ellentétben a töltések vonzzák, a hasonlók pedig taszítják. Mérje meg az erőt Newtonban és a távolságot méterben.

2. Számítsa ki egy q ponttöltés modulusának értékét! Ehhez osszuk el azt az F erőt, amellyel két töltés kölcsönhatásba lép a 9 10^9 kitevővel. Vegyük az eredmény négyzetgyökét. Az eredményt megszorozzuk az r töltések távolságával, q=r?(F/9 10^9). A díjat Coulomb-ban kapja meg.

3. Ha a töltések nem egyenlőek, akkor az egyiket előzetesen ismerni kell. Határozza meg az ismert és ismeretlen töltés közötti kölcsönhatási erőt és a köztük lévő távolságot Coulomb torziós mérlegek segítségével! Számítsa ki az ismeretlen töltés modulusát! Ehhez el kell osztani az F töltések kölcsönhatási erejét a 9 10^9 kitevő szorzatával a híres q0 töltés modulusával. Vegyük a kapott szám négyzetgyökét, és szorozzuk meg az összeget az r töltések távolságával; q1=r ?(F/(9 10^9 q2)).

4. Határozza meg egy ismeretlen ponttöltés modulusát úgy, hogy elektrosztatikus mezőbe vezeti be. Ha az intenzitása egy adott pontban előre nem ismert, helyezzen bele elektrosztatikus térerőmérő érzékelőt. Mérje meg a feszültséget volt/méterben. Helyezzen töltést egy ismert feszültségű pontba, és egy érzelmi dinamométer segítségével mérje meg a rá ható Newton-erőt. Határozzuk meg a töltésmodulust úgy, hogy az F erő értékét elosztjuk az E elektromos térerősséggel; q=F/E.

Videó a témáról

Jegyzet!
A feszültségvektornak a tér bármely pontjában csak egy iránya van, ezért a feszültségvonalak soha nem metszik egymást.

Előző cikk: Mekkora a fénysebesség Következő cikk: Harmonikus rezgések Az oszcillációs frekvencia fizikai képlete