Összefoglaló előadások általános fizika, a „Elektromosság és mágnesesség” (2. év, őszi félév,

§1. Az elektromos töltések és elektromos mező. Coulomb-törvény.

Az elektromos térerősség. A szuperpozíció elve

Elektromos töltés és az elektromos mező az alapötlet, hogy lehetetlen, hogy egy szigorú definíció bármilyen más egyszerűbb fogalmak. Az ember csak leírni a tulajdonságait.

Tapasztalatból tudjuk, hogy elektromos töltést kétfélék amelyeket hagyományosan az úgynevezett pozitív és negatív. Body amelynek díjak az azonos előjelű taszítja egymást, és vonzza az ellentétes töltésű testek. A töltés egy tárgy által meghatározott teljes töltés az elemi részecskék, amelyek, hogy objektum tagja. Töltse fel az makroszkopikus test csak akkor lehetséges megváltoztatásával ott közölt számok töltésű elemi részecske. Elektromos töltés diszkrét. Az abszolút értéke a felelős a töltött részecske azonos, és egyenlő az elemi zaryadue = 1,6010  19 Cl. Elemi töltés nagyon kicsi, így a mennyiség makroszkopikus díj általában feltételezhető, változó folyamatosan. Protonok pozitív töltés, negatív - az elektronok. Elektromos töltés nem függ az állam a mozgás a részecskék, a kölcsönhatás egyéb tárgyakat, és nem változik, ha majd az egyik keret a másikra.

Az összefoglaló a kísérleti adatok ustanovlenfundamentalny természeti törvény - a törvény megőrzése elektromos töltés. Az algebrai összege elektromos töltések bármely izolirovannoysistemy mentett, nem számít, milyen folyamatok történhetnek ebben a rendszerben. A sistememogut formában vagy eltűnnek elektromosan töltött részecskéket, de ugyanakkor, vagy eltűnik született részecskék, a díjak, amelyeket ellenkező előjellel és megegyeznek a nulla.

Sok problémát az elektrodinamika modell pont elektromos töltés. Point elektromos töltés-, ami töltött test mérete és alakja, amely a rassmatrivaemoyzadachemozhno elhanyagolt. Például, ha figyelembe vesszük az elektrosztatikus kölcsönhatás két töltött testek, akkor lehet tekinteni, mint pont díjak, ha a mérete ezeknek a szerveknek sokkal kisebb, mint a távolság közöttük.

A kölcsönhatás törvénye pont elektromos töltések rögzített kísérletesen létrehozott 1785-ben a francia fizikus C. Coulomb. Ezért az elektrosztatikus erők gyakran nevezik Coulomb erők.

Coulomb-törvény van formuláivá a következőképpen: erőssége közötti kölcsönhatás két helyhez kötött pont díjak található vákuumban arányos a termék a modulusok ezeknek díjak fordítottan arányos a távolság négyzetével köztük és irányított vonal mentén csatlakoznak hozzájuk.

Alapján Coulomb-törvény hatályba interakció modul F pont zaryadovq1 iq2. rasstoyaniir12 található egymáshoz rögzítik a forma

ahol k -koeffitsientproportsionalnosti, választásától függően a rendszer egységek.

F2 erő vektor. ható zaryadq2 által zaryadaq1. Ez felírható:

Ennek megfelelően a F1 erő. ható zaryadq1 által zaryadaq2. jelentése

Mivel r21 = r12. A képletek (1.2) és (1.3) sleduetF1 = F2. azaz Coulomb erők engedelmeskedik Newton harmadik.

Az SI rendszerben, arányossági tényező k Coulomb-törvény általában írásos formában:

Nm 2 / C 2 = 8,85410  gde0 12 Cl 2 / (2 Nm) elektricheskaya állandó.

Egység medál díj (CI) az SI-rendszerben származik. Ez kifejezve az alapegység - amper (A). Egy medál egyenlő a töltés átfolyó keresztmetszetének a vezeték egy másodperc, amikor egy aktuális egy amper (1 C 1 = A 1 s).

Együtt az SI-rendszerben a fizika, különösen az elméleti fizika, CGS rendszert használunk (Gauss rendszer). Gauss rendszer fizikai szempontból sokkal természetesebb, mint SI. A jövőben képesek leszünk, hogy ezt többször is. Az előnye, hogy tisztán SI mérnöki mert kiszámításakor a számszerű eredményeket kapunk azonnal ismerős elektromos egységek - amper, Volt, ohm, stb

A CGS egységek alapegységek centiméter, gramm, másodperc. töltés egységben ebben a rendszerben (jele SGSEq) kerül beillesztésre, hogy proportsionalnostik Coulomb-törvény együttható (1.1) volt egyenlő egységét. Két pont díjak, amelyek mindegyike 1 SGSEq. a parttól 1 cm-re egymástól, kölcsönhatásba erővel egy din. Dina - egy egységnyi erő a CGS rendszerben. Ez megegyezik az erő, amely a test tömege 1 g említett gyorsulás 1 cm / s 2.

Elektromos töltések létre a környező tér az elektromos mező, amely közvetíti a kölcsönhatás a díjakat. A fő jellemzője a villamos tér a tér bármely pontján a feszültség.

Az elektromos polyaE egy vektor mennyiség, arány egyenlő a silyF ható elektromos zaryadq, pomeschennyyv adott ponton a nagysága ezt a töltés

A feszültségi viszony (1.2) és (1.3) felírható

ahol E (q1) napryazhennost létrehozott zaryadomq1 a ponton, ahol a zaryadq2. Ae (Q2) napryazhennost létre zaryadomq2 azon a ponton, ahol a zaryadq1.

Összehasonlítva képletek (1,1-3) és (1,5), azt találjuk, a kifejezéseket a térerősség által generált ponttöltés q egy olyan ponton helyezkedik R távköznyire a töltés

SI egységek (1.6)

A Gauss-rendszerben. (1.7)

Az SI egysége térerősség volt méterenként (V / m). Tól (1.4) 1 / m = (N 1) / (1 C). Meghatározása Volt később adjuk. Azt kell mondani, hogy a logika a nevek és a közöttük egységek SI rendszer nagyon furcsa, ezért előfordulhat, hogy kell használni a jelölést, kifejezett egység, amit még nem vezették be.

Az elektromos mező célszerűen grafikusan az úgynevezett elektromos vezetékek. ililiny feszültséget. Ezek görbék érintő irány, amelyre bármely ponton egybeesik az irányba vektoraE ezen a ponton. A vonalak az elektrosztatikus térerő elején és végén pozitív töltések a negatív.

Távvezetékek magányos ponttöltés szimmetrikusan vannak sugárirányú vonalak áradó egy pont, ahol a töltés található. Egy gondolat elég sok vonalak és jelentésük teljes számuk cherezN. Mivel vonal feszültsége közötti térben a díjak folytonosak, akkor a sorok száma származó kifelé bármely zárt körülvevő felület töltés ravnoN.

Ezután a sűrűsége a vonalak egy r távolságban a töltés, azaz a sorok száma területet átszelő egység r sugarú gömb alakú felület. ravnaN / (4r 2). Összehasonlítva ezt a kifejezést (1,6-7) a területen ponttöltés, láthatjuk, hogy a sűrűsége a vonalak és az abszolút érték a feszültség arányos egymással.

Feszültség egyöntetűbb mezőt (termelt, például kiterjesztett egyenletesen töltött lemez) minden ponton azonos nagyságú és irányú, így a mező vonalak párhuzamos vonalak.

Kísérletek azt mutatják, hogy a kölcsönhatás erősségét a két díj nem változik a jelenléte a harmadik díjat. Nem számít, hány díjat vagy bejelentkezési, Coulomb-törvény (egyenlet (1,1-3)) lehet kiszámítani a kölcsönhatás erők páronként.

Ebből következik, szuperpozíció elve feszültségmező által létrehozott több zaryadamiqi megegyezik a vektor összege intenzitások poleyEi generált kazhdymi-edik díj külön

A szuperpozíció elve azt jelenti, hogy a jelenléte egyéb díjak nem befolyásolja az elektromos mező által adott díjat.

Ábra. 1.1 ábra az alkalmazás a szuperpozíció elve alapján, ha a térerősség E által generált pozitív és negatív zaryadomQ1 zaryadomQ2 pontnál rasstoyaniir1 az első díj és a második nar2:

ahol E1 IE2 - feszültség mezők által előállított egyes díjakat külön-külön.

A koszinusz-tétel, azt látjuk, E modul.

.