Módszerek a problémák megoldásához elektrosztatika
1. Tipikus feladatok állnak elektrosztatika, hogy:
a) egy adott töltés eloszlása a térben, hogy megtalálják a területen általuk létrehozott - kiszámítani az erejét és lehetséges a mező bármely pontján, vagy fordítva, ismerve a jellemzői a területen, hogy megtalálja létrehozza a díjakat.
b) egy adott helyen és formában a vezetők, ismerve a potenciális minden vezető, illetve a nettó díj, költség elosztás megtalálható a vezetékek és kiszámítja a mezők által generált vezetékek.
Az elemi fizika persze, néhány kivételtől eltekintve, úgy a legegyszerűbb esetekben: a probléma a lényeg díjak, megbízott vezető gömbök, repülőgépek és kondenzátorok.
Néha ezek a problémák közé tartozik az elemek a mechanika, és a feladat kap egy kombinált, de a fő hangsúly a számukra próbálja meg, hogy a hatalmat a gondolatok.
2. Célkitűzések elektrosztatikus során elemi fizika kényelmesen két csoportra oszthatók.
Az első csoportba tartoznak a probléma pont díjak és rendszerek, amelyek csökkentik vele, a második - az összes problémát a töltött testek, amelynek mérete nem lehet figyelmen kívül hagyni.
Az első csoport a problémák megoldás alapja az alkalmazás a mechanika törvényei alapján Coulomb-törvény, és az eredő következményekért is.
Ilyen megoldandó feladatok sorrendje a következő:
- Pontozás ható erők ponttöltés helyezzük az elektromos mező, és írd meg az egyensúlyi egyenlet vagy dinamikus egyenlete alapanyag pontot.
- Hogy kifejezze a villamos energia kölcsönhatása révén díjak és mezők helyett ezeket a kifejezéseket az eredeti egyenletet.
Ha a kölcsönhatás a töltött testek között töltés-újraelosztó hozzá az egyenletek az egyenlet a törvény megőrzése díjat.
Továbbá, a szokásos módon, szükséges, hogy éget kisegítő általános képletű, és a kapott egyenletrendszert, hogy megoldja az ismeretlen értékek.
Kihívások a számítás a területeken. teremt a pont felszámított gömbök és repülőgépek, - megtalálni a feszültség vagy potenciális egy pontot a térben alkalmazásán alapuló képlet kiszámításához ezeket a mennyiségeket.
Különös figyelmet kell fordítani a vektor természete a feszültséget, és emlékezni arra, hogy a jel előtt a potenciális # 966; előjele határozza meg a díj, generáló területen.
Kiszámítása a végzett munka terén egy pont töltés és az energia, amely megszerzi a töltés eredményeként a térerő nem sok nehézséget.
Ezek az értékek is találhatók képletek és egyenletek jog energiatakarékosság és az átalakulás A = W1 -W2.
Mint korábban, a W1 és W2 lehet csak megérteni a teljes mechanikai energia a test alapján felszámított A - munkáját külső erők, amelyek magukban az erőt és az elektromos mező.
a második csoportba feladatok megoldás alapja a képletek kiszámításához az energia (munka) az elektromos mező és a feltöltött kondenzátor kapacitása.
A feladatokat a rendszer töltött testek (általában sík kondenzátorok), először meg kell határoznia, hogy milyen típusú kapcsolat; melyik a kondenzátorok vannak összekapcsolva sorozat, mely párhuzamos.
Csatlakoztassa az áramköri elemeket, beleértve a kondenzátorok, nem vonatkozik sem a soros vagy párhuzamos.
A teljes kapacitása a komplex vegyület elemi fizikai módszerekkel lehet viszonylag könnyű megtalálni csak azokban az esetekben, amelyekben a rendszer egy pont ugyanolyan potenciállal. Az ilyen pontok csatlakoztassa le és az elosztási díjak a kondenzátorokat és az ebben rejlő nem változik.
Csatlakoztatása vagy kihúzása pontokat, amelyeknek azonos potenciálok zárványkomplex lehet csökkenteni a kondenzátor kombinációja soros és párhuzamos kapcsolatokat.
Pont ugyanolyan potenciális mindig áramkörök, amelyek a tengelyt vagy szimmetriasíkkal tekintetében a hálózati csatlakozó pontokat. Meg tudja különböztetni két esetet.
Ha az áramkör szimmetrikus a tengely (sík) áthaladó áram be- és kilépési pontjai (hosszanti síkban szimmetria), akkor egy lehetséges pont végein helyezkednek szimmetrikus ellenállás, mert az áramlatok ugyanaz a számukra.
Ha az áramkör szimmetrikus a tengely (sík) merőleges vonalon fekvő jelenlegi belépési és kilépési pontok - az áramkörben van egy keresztirányú tengely (sík) szimmetria mind ugyanazt a potenciális elhelyezkedő pontok a metszéspontja (sík) a vezetékek.
Szinte nyilvánvaló tény abból a tényből fakad, hogy a munka az elektromos erők a díjak nem függ az alakja a pálya.
Ha a beállítás a kapcsolat típusát (soros vagy párhuzamos) kondenzátorok és az is világos, hogyan kell megtalálni a teljes kapacitás további számítás csökken annak érdekében, hogy meghatározzák a kapcsolat a díjak és a kondenzátor feszültsége, és kifejezni őket a kondenzátorok.
3. A problémák megoldásához elektrosztatika és válaszok néhány kvalitatív kérdések hasznos szem előtt tartani a következőket:
- Pozitív elektromos töltések magukra hagyják őket, mozgassa az elektromos mező a pontok nagy potenciállal a pontokat, ahol a potenciális alacsonyabb. Negatív töltések mozognak az ellenkező irányba.
- Az elektromos mező belsejében feltöltődhetnek vezető nulla. Ez az eredmény nem függ attól, hogy a kivetett karmester külső elektromos mező, vagy sem. Lehetséges minden pontján fekvő karmester, tehát ugyanazt az értéket, vagyis A vezető egy ekvipotenciális felületet.
- A lehetséges a földdel és az összes szervek kapcsolódik a földelő vezető, nullának.
- Dolgozz elektrosztatikus erők, azzal semmilyen zárt nulla.
- Ha két magányos tálban össze hosszú és vékony drót, a teljes kapacitás az összege az egyes kondenzátorok golyókat, mert a golyó az azonos potenciálok és a teljes költség a rendszer összege a díj golyót.
Ugyanebből az okból félreeső labdát tekinthető két kondenzátor, összekapcsolt párhuzamosan a kapacitások egyenlő. - Ha a kondenzátor két vezetőképes szférák sugarak R és R együtt egy közös középpont (gömb alakú kondenzátor), annak kapacitása egyenlő:
ahol # 949; - dielektromos állandója a közeg elválasztó gömbök. - Az elektromos mező egy feltöltött kondenzátor lehet tekinteni, mint egy szuperpozíció két mezőt, minden egyes létrehozott egy kondenzátor lemez. Ha a mezők előállított lapos lemezek egy feltöltött kondenzátor lehet feltételezzük, hogy homogén, a mező intenzitása egy kondenzátor lesz 2-szer nagyobb, mint a térerősség által generált egyetlen végtelenített töltésű síkban.
- Egy lapos kondenzátor lemezt be lehet tekinteni, mint egy test q töltéssel, elhelyezhetjük egy homogén elektromos tér intenzitása E1 által létrehozott a másik lemezt. Ezután az első lemez a második (és fordítva) lesz erő:
Ha a lapos kondenzátor csatlakoztatva van egy áramforráshoz, hogy feltöltse, majd kapcsolja ki, megváltoztatja a C kapacitás a kondenzátor miatt razdvizheniya (konvergencia) vagy az ofszet lemezek, bevezetésével (eltávolítása) a dielektrikum kondenzátor töltésének nem változik.
Mi történik a mennyiségek Q, U, E, F vagy W, a kiválasztott telepíteni elemzésével kapcsolatban képletekben elektromos mező egy potenciális különbség, meghatározzuk a kapacitás, a kapacitás lapos kondenzátor.
Abban az esetben, ha a kondenzátor közé van behelyezve a lemezeket (vagy eltávolított) töltetlen plakk lezárása nélkül kondenzátor mező tartományában a kondenzátor csökkenti a térfogatát e lemez. Minden érték az így módosított ugyanúgy, mintha mi egyformák (vagy távolodnak) lemezeken. Ha a kondenzátor van csatlakoztatva egy egyenáramú feszültségforrás, az összes fenti változásai közötti kapacitás lemezei marad állandó feszültség. A mennyiségek q, C, E és F ily módon változhat. - Ha az akkumulátor kondenzátorok forráshoz kapcsolt feszültség és tájékoztassa őt néhány díjat, akkor algebrai összege a díjak bármely elektróda csoport, elszigetelve a forrás mindig nulla lesz, hiszen a díjak ebben a csoportban miatt az indukciós lapok elválasztjuk.
- Kiszámításánál a mezők jelennek meg a töltött test rendszer - töltetlen vezető felület, célszerű használni tükörkép módszer díjakat. Ez a módszer a következő elv:
Ha az elektromos mező helyettesít ekvipotenciális felületet karmester, amelynek alakja és potenciálja a felületen, az elektromos mező után az ilyen csere ugyanaz marad. Így különösen, hogy ha közel helyezkedik el a végtelen ponttöltés vezető sík az utolsó díjakat újra elosztják, hogy az elektromos mező között a gépet, és a díj azonos a mező által termelt töltés alatt és annak tükörképe a vezető sík.
Röviden fentebb említettük, lehet kifejezni az alábbi szabályokat:
- Készíts egy rajzot a kölcsönható meghatározott díjakat vezetékek edénykék területeken;
- Ha a kép az elektrosztatikus mezők kell használni a szabályokat a erővonalak és ekvipotenciális felületek
- Ne feledje, hogy az erő közötti kölcsönhatás a díjak alapján kerül kiszámításra Coulomb-törvény csak akkor, ha a díjak lehet tekinteni egy pont;
- Vegye figyelembe a környezet, amelyben a töltések által létrehozott vagy elektrosztatikus mezőben (ha nem szerepelnek a feltétel a feladatokat, azt feltételezzük, vákuum (# 949; = 1) vagy a levegő, a dielektromos állandója, amely közel van egyhez);
- Ahhoz, hogy megtalálja az értékek a díjak, miután megérintette feltöltött szervezetek úgy alkalmazzák a megmaradási törvénye ellenében;
- Amikor ható ponttöltés azoknak az erőknek, vagy mezők használata szuperpozíció elve (overlay);
- Annak ismeretében, hogy egy pont díj és a rendszer pont díjak egyensúlyban vannak, ha az összeg az összes erők minden díj nulla;
- sebesség számítás, energetikai pont díjak vagy munkájuk mozgás nem egyenletes termelő lelőhelyekről szóló törvény alapján az energiamegmaradás.