>> Fizikë: Forca e fushës elektrike. Parimi i mbivendosjes së fushave

Nuk mjafton të thuhet se ekziston një fushë elektrike. Është e nevojshme të futet një karakteristikë sasiore e fushës. Pas kësaj, fushat elektrike mund të krahasohen me njëra-tjetrën dhe të vazhdojnë të studiojnë vetitë e tyre.
Fusha elektrike zbulohet nga forcat që veprojnë në ngarkesë. Mund të argumentohet se ne dimë gjithçka që na nevojitet për fushën nëse dimë forcën që vepron në çdo ngarkesë në çdo pikë të fushës.
Prandaj, është e nevojshme të prezantohet një karakteristikë e tillë e fushës, njohja e së cilës do të na lejojë të përcaktojmë këtë forcë.
Nëse vendosim trupa të vegjël të ngarkuar në mënyrë alternative në të njëjtën pikë të fushës dhe matim forcat, do të konstatohet se forca që vepron në ngarkesë nga fusha është drejtpërdrejt proporcionale me këtë ngarkesë. Në të vërtetë, le të krijohet fusha nga një ngarkesë pikë q 1. Sipas ligjit të Kulombit (14.2) për një pagesë q2 ka një forcë proporcionale me ngarkesën q2. Prandaj, raporti i forcës që vepron në ngarkesën e vendosur në një pikë të caktuar të fushës me këtë ngarkesë për secilën pikë të fushës nuk varet nga ngarkesa dhe mund të konsiderohet si karakteristikë e fushës. Kjo karakteristikë quhet forca e fushës elektrike. Si një forcë, forca e fushës - sasia vektoriale; shënohet me shkronjë. Nëse ngarkesa e vendosur në fushë shënohet me q në vend të q2, atëherë stresi do të jetë:

Fuqia e fushës në një pikë të caktuar është e barabartë me raportin e forcës me të cilën fusha vepron në një ngarkesë pikë të vendosur në këtë pikë me këtë ngarkesë.
Prandaj forca që vepron në ngarkesë q nga ana e fushës elektrike është e barabartë me:

Drejtimi i vektorit është i njëjtë me drejtimin e forcës që vepron në ngarkesën pozitive dhe i kundërt me drejtimin e forcës që vepron në ngarkesën negative.
Forca e fushës së një ngarkese pikë. Gjeni forcën e fushës elektrike të krijuar nga një ngarkesë pikë q0. Sipas ligjit të Kulombit, kjo ngarkesë do të veprojë në një ngarkesë pozitive q me një forcë të barabartë me

Moduli i forcës së fushës së një ngarkese pikë q0 në distancë r prej tij është e barabartë me:

Vektori i intensitetit në çdo pikë të fushës elektrike drejtohet përgjatë vijës së drejtë që lidh këtë pikë dhe ngarkesën ( fig.14.7) dhe përkon me forcën që vepron në një pikë ngarkesë pozitive të vendosur në një pikë të caktuar.

Parimi i mbivendosjes së fushave. Nëse në një trup veprojnë disa forca, atëherë sipas ligjeve të mekanikës, forca që rezulton është e barabartë me shumën gjeometrike të këtyre forcave:

Ngarkesat elektrike ndikohen nga forcat nga fusha elektrike. Nëse, kur aplikohen fusha nga disa ngarkesa, këto fusha nuk kanë ndonjë efekt mbi njëra-tjetrën, atëherë forca që rezulton nga të gjitha fushat duhet të jetë e barabartë me shumën gjeometrike të forcave nga secila fushë. Përvoja tregon se kjo është pikërisht ajo që ndodh në realitet. Kjo do të thotë që forcat e fushës shtohen gjeometrikisht.
nëse në një pikë të caktuar të hapësirës grimca të ndryshme të ngarkuara krijojnë fusha elektrike, forcat e të cilave etj., atëherë forca e fushës që rezulton në këtë pikë është e barabartë me shumën e fuqive të këtyre fushave:

për më tepër, forca e fushës e krijuar nga një ngarkesë e vetme përcaktohet sikur të mos kishte ngarkesa të tjera që krijojnë fushën.
Falë parimit të mbivendosjes, për të gjetur forcën e fushës së një sistemi grimcash të ngarkuara në çdo pikë, mjafton të dihet shprehja (14.9) për forcën e fushës së një ngarkese pika. Figura 14.8 tregon se si forca e fushës në pikë A, i krijuar nga ngarkesa me dy pika q 1 Dhe q 2, q 1 >q 2

Futja e një fushe elektrike bën të mundur ndarjen e problemit të llogaritjes së forcave të ndërveprimit të grimcave të ngarkuara në dy pjesë. Së pari, llogaritet forca e fushës së krijuar nga ngarkesat, dhe më pas forcat përcaktohen nga forca e njohur. Kjo ndarje e problemit në pjesë zakonisht lehtëson llogaritjet e forcës.

???
1. Çfarë quhet forca e fushës elektrike?
2. Sa është forca e fushës së një ngarkese pika?
3. Si drejtohet forca e fushës së ngarkesës q 0 nëse q0>0 ? Nëse q0<0 ?
4. Si formulohet parimi i mbivendosjes së fushave?

G.Ya.Myakishev, B.B.Bukhovtsev, N.N.Sotsky, Klasa e Fizikës 10

Përmbajtja e mësimit përmbledhje e mësimit mbështetja e prezantimit të mësimit në kuadër të metodave përshpejtuese teknologjitë ndërvepruese Praktikoni detyra dhe ushtrime seminare vetëekzaminimi, trajnime, raste, kërkime pyetje diskutimi për detyra shtëpie pyetje retorike nga nxënësit Ilustrime audio, videoklipe dhe multimedia fotografi, foto grafika, tabela, skema humori, anekdota, shaka, shëmbëlltyra komike, thënie, fjalëkryqe, citate Shtesa abstrakte artikuj patate të skuqura për fletë mashtruese kureshtare tekste mësimore fjalori bazë dhe plotësues i termave të tjera Përmirësimi i teksteve dhe mësimevekorrigjimi i gabimeve në tekstin shkollor përditësimi i një fragmenti në tekstin shkollor elementet e inovacionit në mësim duke zëvendësuar njohuritë e vjetruara me të reja Vetëm për mësuesit leksione perfekte plani kalendar për vitin rekomandimet metodologjike të programit të diskutimit Mësime të integruara

Nëse keni korrigjime ose sugjerime për këtë mësim,

5. Elektrostatika

Ligji i Kulombit

1. Trupat e ngarkuar ndërveprojnë. Në natyrë, ekzistojnë dy lloje të ngarkesave, ato quhen me kusht pozitive dhe negative. Akuzat e së njëjtës shenjë (si) zmbrapsin, akuzat e shenjave të kundërta (të kundërta) tërheqin. Njësia e ngarkesës në sistemin SI është kulomb (e shënuar

2. Në natyrë, ekziston një tarifë minimale e mundshme. Ai quhet

elementare dhe shënohet me e . Vlera numerike e ngarkesës elementare e ≈ 1,6 10–19 C, Ngarkesa e elektronit q elektrik = –e, ngarkesa e protonit q proton = +e. Të gjitha tarifat

V natyra janë shumëfisha të ngarkesës elementare.

3. Në një sistem të izoluar elektrikisht, shuma algjebrike e ngarkesave mbetet e pandryshuar. Për shembull, nëse lidhni dy topa identikë metalikë me ngarkesa q 1 \u003d 5 nCl \u003d 5 10–9 C dhe q 2 \u003d - 1 nC, atëherë tarifat do të shpërndahen

ndërmjet topave në mënyrë të barabartë dhe ngarkesa q e secilit prej topave bëhet e barabartë

q \u003d (q 1 + q 2) / 2 \u003d 2 nC.

4. Ngarkesa quhet ngarkesë pikësore nëse dimensionet e saj gjeometrike janë shumë më të vogla se distancat në të cilat studiohet efekti i kësaj ngarkese në ngarkesat e tjera.

5. Ligji i Kulombit përcakton madhësinë e forcës së ndërveprimit elektrik të dy ngarkesave me pikë fikse q 1 dhe q 2 të vendosura në një distancë r nga njëra-tjetra (Fig. 1)

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

Këtu F 12 është forca që vepron në ngarkesën e parë nga e dyta, F 21 është forca,

duke vepruar në ngarkesën e dytë nga ana e së parës, k ≈ 9 10 9 N m2 /Cl2 është një konstante në ligjin e Kulombit. Në sistemin SI, kjo konstante zakonisht shkruhet si

k = 4 pe 1 0 ,

ku ε 0 ≈ 8,85 10 − 12 F/m është konstanta elektrike.

6. Forca e bashkëveprimit të dy ngarkesave pika nuk varet nga prania e trupave të tjerë të ngarkuar pranë këtyre ngarkesave. Kjo deklaratë quhet parimi i mbivendosjes.

Vektori i fuqisë së fushës elektrike

1. Vendosni një ngarkesë pikësore q pranë një trupi të ngarkuar të palëvizshëm (ose disa trupave). Do të supozojmë se madhësia e ngarkesës q është aq e vogël sa nuk shkakton lëvizjen e ngarkesave në trupa të tjerë (një ngarkesë e tillë quhet ngarkesë provuese).

Nga ana e një trupi të ngarkuar, një forcë F do të veprojë në një ngarkesë testuese të palëvizshme q. Në përputhje me ligjin e Kulombit dhe parimin e mbivendosjes, forca F do të jetë proporcionale me madhësinë e ngarkesës q. Kjo do të thotë që nëse vlera e ngarkesës së provës rritet, për shembull, me 2 herë, atëherë vlera e forcës F gjithashtu do të rritet me 2 herë, nëse shenja e ngarkesës q është e kundërt, atëherë forca do të ndryshojë drejtimin në të kundërtën. Ky proporcion mund të shprehet me formulën

F = qE.

Vektori E quhet vektor i fuqisë së fushës elektrike. Ky vektor varet nga shpërndarja e ngarkesave në trupat që krijojnë fushën elektrike, dhe

në pozicionin e pikës në të cilën vektori E është përcaktuar në mënyrën e treguar. Mund të themi se vektori i forcës së fushës elektrike është i barabartë me forcën që vepron në një ngarkesë pozitive njësi të vendosur në një pikë të caktuar të hapësirës.

Përkufizimi i E G = F G /q mund të përgjithësohet edhe në rastin e fushave të ndryshueshme (të varura nga koha).

2. Llogaritni vektorin e fuqisë së fushës elektrike të krijuar nga një ngarkesë me pikë fikse Q . Zgjedhim një pikë A të vendosur në një distancë r nga ngarkesa pikësore Q. Për të përcaktuar vektorin e intensitetit në këtë pikë, ne vendosim mendërisht një ngarkesë testuese pozitive q në të. Aktiv

një ngarkesë testuese nga një ngarkesë pikë Q do të veprojë si një forcë tërheqëse ose refuzuese, në varësi të shenjës së ngarkesës Q. Madhësia e kësaj force është

F = k| P| q. r2

Prandaj, moduli i vektorit të forcës së fushës elektrike i krijuar nga një ngarkesë me pikë fikse Q në një pikë A të largët prej saj në një distancë r është e barabartë me

E = k r |Q 2 |.

Vektori E G fillon në pikën A dhe drejtohet nga ngarkesa Q nëse Q > 0 dhe nga ngarkesa Q,

nëse Q< 0 .

3. Nëse fusha elektrike krijohet nga ngarkesa me disa pika, atëherë vektori i intensitetit në një pikë arbitrare mund të gjendet duke përdorur parimin e mbivendosjes së fushave.

4. Vija e forcës (vija vektoriale E) quhet një vijë gjeometrike,

tangjentja me të cilën në çdo pikë përkon me vektorin E në këtë pikë.

Me fjalë të tjera, vektori E drejtohet tangjencialisht në vijën e forcës në secilën nga pikat e tij. Linjës së forcës i caktohet një drejtim - përgjatë vektorit E. Fotografia e linjave të forcës është një imazh vizual i fushës së forcës, jep një ide të strukturës hapësinore të fushës, burimeve të saj, ju lejon të përcaktoni drejtimin e vektorit të intensitetit në çdo pikë.

5. Një fushë quhet një fushë elektrike uniforme, vektor E që është e njëjtë (në madhësi dhe drejtim) në të gjitha pikat. Një fushë e tillë krijohet, për shembull, nga një aeroplan i ngarkuar në mënyrë uniforme në pika të vendosura mjaft afër këtij plani.

6. Fusha e një sfere të ngarkuar në mënyrë uniforme mbi sipërfaqe është zero brenda sferës,

A jashtë topit përkon me fushën e një ngarkese pikë Q e vendosur në qendër të topit:

k | P|		për r > R
E = r2
		në r< R

ku Q është ngarkesa e topit, R është rrezja e tij, r është distanca nga qendra e topit në pikën, në

i cili përcakton vektorin E.

7. Në dielektrikë, fusha është e dobësuar. Për shembull, një ngarkesë me pikë ose një sferë e ngarkuar në mënyrë uniforme mbi sipërfaqe, e zhytur në vaj, krijon një fushë elektrike

E = k ε |r Q 2 |,

ku r është distanca nga ngarkesa e pikës ose qendra e topit deri në pikën në të cilën përcaktohet vektori i intensitetit, ε është konstanta dielektrike e vajit. Konstanta dielektrike varet nga vetitë e substancës. Leshmëria e vakumit ε = 1, lejueshmëria e ajrit është shumë afër unitetit (kur zgjidhen problemet zakonisht konsiderohet e barabartë me 1), për dielektrikë të tjerë të gaztë, të lëngët dhe të ngurtë ε > 1.

8. Kur ngarkesat janë në ekuilibër (nëse nuk ka lëvizje të rregullt të tyre), forca e fushës elektrike brenda përçuesve është zero.

Puna në një fushë elektrike. Diferencë potenciale.

1. Fusha e ngarkesave fikse (fusha elektrostatike) ka një veti të rëndësishme: puna e forcave të fushës elektrostatike për të lëvizur ngarkesën e provës nga një pikë 1 në pikën 2 nuk varet nga forma e trajektores, por përcaktohet vetëm nga pozicionet e pikave të fillimit dhe të fundit. Fushat me këtë veti quhen konservatore. Vetia e konservatorizmit ju lejon të përcaktoni të ashtuquajturin ndryshim potencial për çdo dy pika të fushës.

Diferencë potencialeϕ 1 − ϕ 2 në pikat 1 dhe 2 është e barabartë me raportin e punës A 12 të forcave të fushës për të lëvizur ngarkesën e provës q nga pika 1 në pikën 2 në vlerën e kësaj ngarkese:

ϕ1 - ϕ2 =A q 12 .

Një përkufizim i tillë i ndryshimit të mundshëm ka kuptim vetëm sepse puna nuk varet nga forma e trajektores, por përcaktohet nga pozicionet e pikave fillestare dhe përfundimtare të trajektoreve. Në sistemin SI, diferenca e potencialit matet në volt: 1V = J / C.

Kondensatorë

1. Kondensatori përbëhet nga dy përçues (ata quhen pllaka), të ndarë nga njëri-tjetri nga një shtresë dielektrike (Fig. 2) dhe ngarkesa e një

pllaka Q, dhe tjetra -Q. Ngarkesa e pllakës pozitive Q quhet ngarkesë e kondensatorit.

2. Mund të tregohet se diferenca potenciale ϕ 1 − ϕ 2 midis pllakave është proporcionale me ngarkesën Q, domethënë nëse, për shembull, ngarkesa Q rritet me 2 herë, atëherë diferenca e potencialit do të rritet me 2 herë.

ε S

ϕ 1ϕ 2

Fig.2 Fig.3

Ky proporcion mund të shprehet me formulën

Q \u003d C (ϕ 1 -ϕ 2),

ku C është koeficienti i proporcionalitetit midis ngarkesës së kondensatorit dhe ndryshimit të potencialit midis pllakave të tij. Ky koeficient quhet kapaciteti ose thjesht kapaciteti i kondensatorit. Kapaciteti varet nga dimensionet gjeometrike të pllakave, rregullimi i tyre i ndërsjellë dhe konstanta dielektrike e mediumit. Diferenca potenciale quhet gjithashtu tension, i cili shënohet U. Pastaj

Q=CU.

3. Një kondensator i sheshtë përbëhet nga dy pllaka të sheshta përcjellëse të vendosura paralelisht me njëra-tjetrën në një distancë d (Fig. 3). Kjo distancë supozohet të jetë e vogël në krahasim me dimensionet lineare të pllakave. Sipërfaqja e secilës pllakë (veshja e kondensatorit) është e barabartë me S, ngarkesa e njërës pllakë është Q, dhe tjetra është Q.

Në një distancë nga skajet, fusha midis pllakave mund të konsiderohet uniforme. Prandaj ϕ 1 -ϕ 2 = Ed, ose

U = Ed.

Kapaciteti i një kondensatori të sheshtë përcaktohet nga formula

C = εε d 0 S ,

ku ε 0 \u003d 8,85 10–12 F / m është konstanta elektrike, ε është lejueshmëria e dielektrikut midis pllakave. Nga kjo formulë mund të shihet se për të marrë një kondensator të madh, është e nevojshme të rritet sipërfaqja e pllakave dhe të zvogëlohet distanca midis tyre. Prania midis pllakave të një dielektrike me lejueshmëri të lartë ε gjithashtu çon në një rritje të kapacitetit. Roli i dielektrikut midis pllakave nuk është vetëm rritja e konstantës dielektrike. Është gjithashtu e rëndësishme që dielektrikët e mirë t'i rezistojnë një fushe të lartë elektrike pa lejuar ndarjen midis pllakave.

Në sistemin SI, kapaciteti matet në farad. Një kondensator i sheshtë me një farad do të ishte gjigant. Sipërfaqja e secilës pllakë do të ishte afërsisht e barabartë me 100 km2 me një distancë ndërmjet tyre prej 1 mm. Kondensatorët përdoren gjerësisht në inxhinieri, në veçanti, për akumulimin e ngarkesave.

4. Nëse pllakat e një kondensatori të ngarkuar mbyllen me një përcjellës metalik, atëherë në përcjellës do të shfaqet një rrymë elektrike dhe kondensatori do të shkarkohet. Kur një rrymë rrjedh në një përcjellës, lirohet një sasi e caktuar nxehtësie, që do të thotë se një kondensator i ngarkuar ka energji. Mund të tregohet se energjia e çdo kondensatori të ngarkuar (jo domosdoshmërisht të sheshtë) jepet nga

W = 1 2 CU2 .

Duke marrë parasysh se Q = CU , formula e energjisë mund të rishkruhet gjithashtu si

W \u003d Q 2 \u003d QU.

Qëllimi i mësimit: jepni konceptin e fuqisë së fushës elektrike dhe përkufizimin e saj në çdo pikë të fushës.

Objektivat e mësimit:

• formimi i konceptit të forcës së fushës elektrike; jepni konceptin e vijave të tensionit dhe një paraqitje grafike të fushës elektrike;
• mësojini studentët të zbatojnë formulën E \u003d kq / r 2 në zgjidhjen e problemeve të thjeshta për llogaritjen e tensionit.

Një fushë elektrike është një formë e veçantë e materies, ekzistenca e së cilës mund të gjykohet vetëm nga veprimi i saj. Në mënyrë eksperimentale është vërtetuar se ekzistojnë dy lloje ngarkesash rreth të cilave ka fusha elektrike të karakterizuara nga linjat e forcës.

Duke përshkruar grafikisht fushën, duhet të mbahet mend se linjat e fuqisë së fushës elektrike:

1. mos u kryqëzoni askund me njëri-tjetrin;
2. kanë një fillim në një ngarkesë pozitive (ose në pafundësi) dhe një fund në një ngarkesë negative (ose në pafundësi), d.m.th., ato janë vija të hapura;
3. ndërmjet akuzave nuk ndërpriten askund.

Fig.1

Linjat e fuqisë së ngarkesës pozitive:

Fig.2

Linjat e forcës së ngarkesës negative:

Fig.3

Forco linjat e ngarkesave të ngjashme ndërvepruese:

Fig.4

Linjat e forcës të ngarkesave ndërvepruese të kundërta:

Fig.5

Karakteristika e fuqisë së fushës elektrike është intensiteti, i cili shënohet me shkronjën E dhe ka njësi matëse ose. Tensioni është një sasi vektoriale, pasi përcaktohet nga raporti i forcës së Kulombit me vlerën e një njësie ngarkese pozitive.

Si rezultat i transformimit të formulës së ligjit të Kulombit dhe formulës së forcës, ne kemi varësinë e forcës së fushës nga distanca në të cilën përcaktohet në lidhje me një ngarkesë të caktuar.

Ku: k– koeficienti i proporcionalitetit, vlera e të cilit varet nga zgjedhja e njësive të ngarkesës elektrike.

Në sistemin SI N m 2 / Cl 2,

ku ε 0 është një konstante elektrike e barabartë me 8,85 10 -12 C 2 /N m 2;

q është ngarkesa elektrike (C);

r është distanca nga ngarkesa deri në pikën ku përcaktohet intensiteti.

Drejtimi i vektorit të tensionit përkon me drejtimin e forcës së Kulonit.

Një fushë elektrike, forca e së cilës është e njëjtë në të gjitha pikat e hapësirës quhet homogjene. Në një rajon të kufizuar të hapësirës, ​​një fushë elektrike mund të konsiderohet afërsisht uniforme nëse forca e fushës brenda këtij rajoni ndryshon në mënyrë të parëndësishme.

Fuqia totale e fushës së disa ngarkesave ndërvepruese do të jetë e barabartë me shumën gjeometrike të vektorëve të forcës, që është parimi i mbivendosjes së fushave:

Konsideroni disa raste të përcaktimit të tensionit.

1. Le të bashkëveprojnë dy ngarkesa të kundërta. Ne vendosim një pikë ngarkesë pozitive midis tyre, atëherë në këtë pikë do të veprojnë dy vektorë të intensitetit, të drejtuar në të njëjtin drejtim:

Sipas parimit të mbivendosjes së fushave, forca totale e fushës në një pikë të caktuar është e barabartë me shumën gjeometrike të vektorëve të forcës E 31 dhe E 32 .

Tensioni në një pikë të caktuar përcaktohet nga formula:

E \u003d kq 1 / x 2 + kq 2 / (r - x) 2

ku: r është distanca ndërmjet ngarkesës së parë dhe të dytë;

x është distanca midis ngarkesës së parë dhe pikës.

Fig.6

2. Konsideroni rastin kur është e nevojshme të gjendet intensiteti në një pikë të largët në një distancë a nga ngarkesa e dytë. Nëse marrim parasysh se fusha e ngarkesës së parë është më e madhe se fusha e ngarkesës së dytë, atëherë intensiteti në një pikë të caktuar të fushës është i barabartë me diferencën gjeometrike midis intensitetit E 31 dhe E 32 .

Formula për tensionin në një pikë të caktuar është:

E \u003d kq1 / (r + a) 2 - kq 2 / a 2

Ku: r është distanca ndërmjet ngarkesave ndërvepruese;

a është distanca midis ngarkesës së dytë dhe pikës.

Fig.7

3. Konsideroni një shembull kur është e nevojshme të përcaktohet forca e fushës në një distancë nga ngarkesa e parë dhe e dytë, në këtë rast në një distancë r nga e para dhe në një distancë b nga ngarkesa e dytë. Meqenëse ngarkesat me të njëjtin emër zmbrapsen dhe ndryshe nga ngarkesat tërhiqen, ne kemi dy vektorë tensioni që dalin nga një pikë, atëherë për shtimin e tyre mund të aplikoni metodën në këndin e kundërt të paralelogramit do të jetë vektori i tensionit total. Ne gjejmë shumën algjebrike të vektorëve nga teorema e Pitagorës:

E \u003d (E 31 2 + E 32 2) 1/2

Prandaj:

E \u003d ((kq 1 / r 2) 2 + (kq 2 / b 2) 2) 1/2

Fig.8

Bazuar në këtë punë, rezulton se intensiteti në çdo pikë të fushës mund të përcaktohet duke ditur madhësinë e ngarkesave ndërvepruese, distancën nga çdo ngarkesë në një pikë të caktuar dhe konstantën elektrike.

4. Rregullimi i temës.

Puna verifikuese.

Opsioni numër 1.

1. Vazhdo shprehjen: “elektrostatika është ...

2. Vazhdo shprehjen: fusha elektrike është ....

3. Si drejtohen linjat e forcës së kësaj ngarkese?

4. Përcaktoni shenjat e akuzave:

Detyrat e shtëpisë:

1. Dy ngarkesa q 1 = +3 10 -7 C dhe q 2 = −2 10 -7 C janë në vakum në një distancë prej 0,2 m nga njëra-tjetra. Përcaktoni forcën e fushës në pikën C, që ndodhet në vijën që lidh ngarkesat, në një distancë prej 0,05 m në të djathtë të ngarkesës q 2 .

2. Në një pikë të fushës, një forcë prej 3 10 -4 N vepron mbi një ngarkesë prej 5 10 -9 C. Gjeni forcën e fushës në këtë pikë dhe përcaktoni madhësinë e ngarkesës që krijon fushën nëse pika është 0,1 m larg saj.

12. Dielektrikët në fushën elektrike. Molekulat e dielektrikëve polare dhe jopolare në një fushë elektrike. Polarizimi i dielektrikëve. Llojet e polarizimit.

1. dielektrikë polare.

Në mungesë të fushës, secili prej dipoleve ka një moment elektrik, por vektorët e momenteve elektrike të molekulave janë të vendosura rastësisht në hapësirë ​​dhe shuma e projeksioneve të momenteve elektrike në çdo drejtim është zero:

Nëse tani dielektriku vendoset në një fushë elektrike (Fig. 18), atëherë në çdo dipol do të fillojnë të veprojnë një palë forcash, të cilat do të krijojnë një moment nën veprimin e të cilit dipoli do të rrotullohet rreth një boshti pingul me krahun, duke u prirë në pozicionin përfundimtar, kur vektori i momentit elektrik do të jetë paralel me vektorin e forcës së fushës elektrike. Kjo e fundit do të pengohet nga lëvizja termike e molekulave, fërkimi i brendshëm etj. dhe për këtë arsye

Momentet elektrike të dipoleve do të bëjnë disa kënde me drejtimin e vektorit të fushës së jashtme, por tani një numër më i madh molekulash do të kenë përbërës të projeksionit të momenteve elektrike në drejtim që përkojnë, për shembull, me forcën e fushës dhe shuma e projeksioneve të të gjitha momenteve elektrike tashmë do të jetë e ndryshme nga zero.

Një vlerë që tregon aftësinë e një dielektriku për të krijuar një polarizim më të madh ose më të vogël, domethënë karakterizon ndjeshmërinë e një dielektriku ndaj polarizimit quhet ndjeshmëria dielektrike ose polarizueshmëri dielektrike ().

16. Rrjedha e vektorit të induksionit elektrik (opl homogjen dhe johomogjen). rrjedhin nëpër një sipërfaqe të mbyllur. T. Gauss për email. Fushat në mjedis.

Ashtu si rrjedha e vektorit të tensionit, mund të prezantohet edhe koncepti induksioni i vektorit të fluksit , duke lënë të njëjtën veti si për tensionin - vektori i induksionit është proporcional me numrin e linjave që kalojnë nëpër sipërfaqen e njësisë së sipërfaqes. Ju mund të specifikoni vetitë e mëposhtme:

1. Rrjedha nëpër një sipërfaqe të sheshtë në një fushë uniforme (Fig. 22) Në këtë rast, vektori i induksionit drejtohet përgjatë fushës dhe fluksi i vijës së induksionit mund të shprehet si më poshtë:

2. Rrjedha e vektorit të induksionit nëpër sipërfaqe në një fushë jo uniforme llogaritet duke e ndarë sipërfaqen në elementë aq të vegjël sa mund të konsiderohen të sheshtë dhe fusha pranë secilit element është homogjene. Rrjedha totale e vektorit të induksionit do të jetë e barabartë me:

3. Rrjedha e vektorit të induksionit nëpër një sipërfaqe të mbyllur.

Konsideroni rrjedhën e vektorit të induksionit që kalon një sipërfaqe të mbyllur (Fig. 23). Le të pajtohemi që drejtimi i normaleve të jashtme të konsiderohet pozitiv. Pastaj në ato pika të sipërfaqes ku vektori i induksionit drejtohet në mënyrë tangjenciale në vijën e induksionit nga jashtë, këndi

dhe rrjedha e vijave të induksionit do të jetë pozitive, dhe ku vektori D i induksionit do të jetë pozitiv, dhe ku vektori D është i drejtuar brenda sipërfaqes, rrjedha e vijave të induksionit do të jetë negative, sepse dhe . Kështu, rrjedha totale e linjave të induksionit që depërtojnë në një sipërfaqe të mbyllur përmes dhe përmes është e barabartë me zero.

Bazuar në teoremën e Gausit, marrim se nuk ka ngarkesa elektrike të pakompensuara brenda një sipërfaqe të mbyllur të tërhequr në një përcjellës. Kjo veti ruhet edhe në rastin kur përçuesit i jepet një ngarkesë e tepërt

Në anën e kundërt, do të lindë një ngarkesë e barabartë, por pozitive. Si rezultat, brenda përcjellësit do të ketë fushë elektrike e induktuar E indus , e drejtuar drejt fushës së jashtme, e cila do të rritet derisa të bëhet e barabartë me fushën e jashtme, dhe kështu fusha që rezulton brenda përçuesit bëhet zero. Ky proces zhvillohet brenda një kohe shumë të shkurtër.

Ngarkesat e induktuara janë të vendosura në sipërfaqen e përcjellësit në një shtresë shumë të hollë.

Potenciali në të gjitha pikat e përcjellësit mbetet i njëjtë, d.m.th. sipërfaqja e jashtme e përcjellësit është ekuipotenciale.

Një përcjellës i mbyllur i zbrazët mbron vetëm fushën e ngarkesave të jashtme. Nëse ngarkesat elektrike janë brenda zgavrës, atëherë ngarkesat e induksionit do të lindin jo vetëm në sipërfaqen e jashtme të përcjellësit, por edhe në atë të brendshme, dhe zgavra e mbyllur përcjellëse nuk mbron më fushën e ngarkesave elektrike të vendosura brenda tij.

. Forca e fushës pranë përcjellësit është drejtpërdrejt proporcionale me densitetin e ngarkesës sipërfaqësore në të.

Udhëzim

Nëse në fushën elektrike të krijuar nga ngarkesa Q vendoset një ngarkesë tjetër Q0, atëherë ajo do të veprojë mbi të me një forcë të caktuar. Kjo quhet forca e fushës elektrike E. Është raporti i forcës F, me të cilën fusha vepron në një ngarkesë elektrike pozitive Q0 në një pikë të caktuar të hapësirës, ​​me vlerën e kësaj ngarkese: E = F / Q0.

Në varësi të një pike të caktuar në hapësirë, vlera e fuqisë së fushës E mund të ndryshojë, e cila shprehet me formulën E = E (x, y, z, t). Prandaj, forca e fushës elektrike i referohet sasive fizike vektoriale.

Meqenëse forca e fushës varet nga forca që vepron në ngarkesën pikësore, vektori i forcës së fushës elektrike E është i njëjtë me vektorin e forcës F. Sipas ligjit të Kulombit, forca me të cilën ndërveprojnë dy grimca të ngarkuara në vakum drejtohet përgjatë, e cila lidh këto ngarkesa.

Video të ngjashme

Objektet e algjebrës vektoriale janë segmente të drejtëza që kanë një drejtim dhe një gjatësi të quajtur modul. Për të përcaktuar modul vektoriale, duhet të nxirrni rrënjën katrore të vlerës, e cila është shuma e katrorëve të projeksioneve të saj në boshtet koordinative.

Udhëzim

Vektorët karakterizohen nga dy veti themelore: gjatësia dhe drejtimi. Gjatësia vektoriale ose normë dhe është një vlerë skalare, distanca nga pika e fillimit në pikën e fundit. Të dyja përdoren për paraqitje grafike të veprimeve të ndryshme, për shembull, forcat fizike, lëvizjen e grimcave elementare, etj.

Vendndodhja vektoriale në hapësirën dydimensionale ose tredimensionale nuk ndikon në vetitë e tij. Nëse e zhvendosni në një vend tjetër, atëherë vetëm koordinatat e skajeve të tij do të ndryshojnë, megjithatë modul dhe drejtimi do të mbetet i njëjtë. Kjo pavarësi lejon përdorimin e algjebrës vektoriale në llogaritje të ndryshme, siç janë këndet midis vijave hapësinore dhe rrafsheve.

Çdo vektor mund të specifikohet nga koordinatat e skajeve të tij. Le të shqyrtojmë së pari një hapësirë ​​dy-dimensionale: le të fillojmë vektoriale ndodhet në pikën A (1, -3), dhe - në pikën B (4, -5). Për të gjetur projeksionet e tyre, ulni pingulet në boshtin e abshisës dhe y-së.

Përcaktoni projeksionet e vektoriale, e cila mund të llogaritet me formulën: ABx \u003d (xb - xa) \u003d 3; ABy \u003d (yb - ya) \u003d -2, ku: ABx dhe ABy janë projeksione vektoriale në boshtet Ox dhe Oy; xa dhe xb janë abshisat e pikave A dhe B; ya dhe yb janë ordinatat përkatëse.

Në imazhin grafik, do të shihni një trekëndësh kënddrejtë të formuar nga këmbët me gjatësi të barabartë me projeksionet vektoriale. Hipotenuza e trekëndëshit është vlera që duhet llogaritur, d.m.th. modul vektoriale. Zbatoni teoremën e Pitagorës: |AB|² = ABx² + ABy² → |AB| = √((xb - xa)² + (yb - ya)²) = √13.

Le të shohim në shembullin e konsideruar za = 3, zb = 8, pastaj: zb – za = 5;|AB| = √(9 + 4 + 25) = √38.

Video të ngjashme

Për të përcaktuar modulin e ngarkesave pikësore me të njëjtën madhësi, matni forcën e bashkëveprimit të tyre dhe distancën midis tyre dhe bëni një llogaritje. Nëse keni nevojë të gjeni modulin e ngarkesës së trupave pika të veçanta, sillni ato në një fushë elektrike me një intensitet të njohur dhe matni forcën me të cilën fusha vepron në këto ngarkesa.

Artikulli i mëparshëm: Sa është shpejtësia e dritës Artikulli vijues: Karakteristikat e elementit të karbonit dhe vetitë kimike