Общая Физика (лекции по физике за II семестр СПбГЭ)

Файл : lectures.doc (размер : 492,544 байт)

1. Эл. поле в вакууме:

Электрическое поле – проявление единого электромагнитного поля, проявлением которого является электрический ток (упорядоченное движение заряженных частиц).

Эл. заряды – частицы с наименьшим отрицательным (электроны) или положительным (протоны) зарядом.

I-ый закон Кулона: суммарный эл. заряд в замкнутой системе остается постоянным.

II-й закон Кулона (о взаимодействии точечных зарядов):

Сила взаимодействия двух неподвижных точечных зарядов пропорциональна величине каждого из зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.

F12 = k*|q1q2|/r122

Где F12 – сила взаимодействия между двумя точечными зарядами;

k = 1/(4((0(); ( ( 1;

( - относительная электрическая проницаемость;

(0 = 8,85*10-12 Ф/м;

(0 =1/(4(*9*109).

Если зарядов будет N, то сила взаимодействия между двумя данными зарядами не изменится, то

F = (F1i, i = 1 ( N.

2. Напряженность:

В качестве величины, характеризующей электрическое поле, принята величина E = F / qпр.

Ее называют напряженностью электрического поля в точке, где пробный заряд испытывает действие силы F.

Напряженность эл. поля в данной точке:

Е = (1/4((0)*(q/r2), q – заряд, обуславливающий поле.

Вектор Е направлен вдоль радиальной прямой, проходящей через заряд и данную точку поля, от заряда, если он положителен, и к заряду, если он отрицателен.

За единицу напряженности принят В/м.

Принцип суперпозиции: напряженность поля системы зарядов равна векторной сумме напряженностей полей, которые создавал бы каждый из зарядов системы в отдельности.

3. Законы Кулона:

I-ый закон Кулона: суммарный эл. заряд в замкнутой системе остается постоянным.

II-й закон Кулона (о взаимодействии точечных зарядов):

Сила взаимодействия двух неподвижных точечных зарядов пропорциональна величине каждого из зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.

F12 = k*|q1q2|/r122

Где F12 – сила взаимодействия между двумя точечными зарядами;

k = 1/(4((0(); ( (1;

( - относительная электрическая проницаемость;

(0 = 8,85*10-12 Ф/м;

(0 =1/(4(*9*109).

8. Линии напряженности:

Электрическое поле можно описать с помощью линий напряженности. Их проводят таким образом, чтобы касательная к ним в данной точке совпадала с направлением вектора Е.

Густота линий выбирается так, чтобы кол-во линий, пронизывающих единицу поверхности, было равно численному значению вектора Е. (1)

Линии напряженности точечного заряда представляют собой совокупность радиальных прямых, направленных от положительного заряда и к отрицательному.

Линии одним концом «опираются» на заряд, а другим концом уходят в бесконечность (2).

Так полное число линий, пересекающих сферическую поверхность радиуса r, будет равно произведению густоты линий на площадь поверхности сферы (4(r2). В соответствии с (1), густота линий численно равна Е = (1/4((0)*(q/r2), то кол-во линий численно равно (1/4((0)*(q/r2)* (4(r2) = q/(0. Это говорит о том, что число линий на любом расстоянии от заряда будет постоянным, то, в соответствии с (2), получается, что линии ни где, кроме заряда, не начинаются и не заканчиваются.

5. Поле электрического диполя:

Электрическим диполем называется система двух одинаковых по величине разноименных зарядов +q и –q, расстояние l между которыми значительно меньше расстояния до точек, в которых определяется поле системы. Прямая, проходящая через оба заряда, называется осью диполя.

Положим, что r+ = r – a cos (, а r- = r + a cos (.

Спроецируем вектор Е на два взаимно перпендикулярных направления Er и E(:

Er = 1/(4((0)*(2p.cos()/r3;

E( = 1/(4((0)*(p.sin()/r3, где p = q.l – характеристика диполя, называемая его электрическим моментом. Вектор р направлен по оси диполя от отрицательного заряда к положительному.

E2 = Er2 + E(2 ( E = 1/(4((0)*p/r3* *((1+3.cos2().

Если предположить, что ( = (/2, то получим напряженность на прямой, проходящей через центр диполя и перпендикулярной к его оси:

E( = 1/(4((0)*p/r3, при этом Er = 0, то E( параллелен оси диполя.

6. Поле кругового заряда на оси: