Робота та потенціал в електриці

1°. Робота в електричному полі.

Мал. 1 Робота електричних сил при малому переміщенні
Δl заряду q.

При переміщенні пробного заряду q в електричному полі електричні сили виконують роботу. Ця робота при малому переміщенні Δl дорівнює (мал. 1): 

ΔA = F∙Δl∙cosα = qEΔlcosα = qE_lΔl.

Електричне поле володіє важливою властивістю:

Робота сил електростатичного поля при переміщенні заряду з одної точки поля в іншу не залежить від форми траєкторії, а визначається лише положенням початкової і кінцевої точок і величиною заряду.

Подібну властивість має гравітаційне поле, і це зрозуміло, оскільки гравітаційні та кулонівські сили описуються  подібними співвідношеннями.

Наслідком незалежності роботи від форми траєкторії є наступне твердження:

Робота сил електростатичного поля при переміщенні заряда по будь-якій замкненій траєкторії дорівнює нулю.

Силові поля, які мають таку властивість, називають потенціальними або консервативними.

Якщо електростатичне поле створює декілька точкових зарядів Q_i, то при переміщенні пробного заряду q робота A результуючого поля відповідно до  принципу суперпозиціі буде складатися з робіт A_i кулонівських полів точкових зарядів: А = ∑А_і . Оскільки кожен член суми A_i не залежить від форми траєкторії, то і повна робота A результуючого поля не залежить від шляху і визначається лише положенням початкової і кінцевої точок траєкторії. 

Діелектрики в зовнішньому електричному полі

Діелектрики. Поляризація діелектриків

Поляризація діелектрика

  При внесенні діелектрика в зовнішнє електричне поле Е₀ в ньому виникає перерозподіл зарядів, які входять до складу атомів або молекул. В результаті такого перерозподілу на поверхні діелектричного зразка появляються надлишкові нескомпенсовані зв’язані заряди. Всі заряджені частинки, які утворюють макроскопічні зв’язані заряди, як і раніше входять до складу своїх атомів.

Звязані заряди створюють електричне поле Е’ яке всередині діелектрика направлено противополежно вектору напруженості Е₀  зовнішнього поля. Цей процес називають поляризацією діелектрика. В результаті повне електричне поле 

Е = Е₀ + Е’  

всередині діелектрика виявляється по модулю меншим зовнішнього поля. 

Фізична величина, яка дорівнює відношенню модуля напруженості Е₀ зовнішнього електричного поля в вакуумі до модуля напруженості Е повного поля в однорідному діелектрику, називають діелектричною проникністю речовини. 

ε = Е₀/Е

Існує декілька механізмів поляризації діелектриків. Основними з них є орієнтаційна і електронна поляризації. Ці механізми проявляються зазвичай при поляризації газоподібних, рідинних і деяких твердотільних діелектриків.

Провідники в електричному полі

Провідники та  діелектрики в електричному полі*

*Ознайомитись із даним матеріалом, опрацювати його та доповнити конспект: все окрім потенціалу.

Мал. 1 Електростатична індукція

  Речовини, внесені в електричне поле, можуть суттєво змінити його. Це пов’язано з тим, що речовина складається з заряджених частинок. При наявності зовнішнього поля відбувається перерозподіл заряджених частинок, і в речовині виникає власне електричне поле. Повне електричне поле Е складається з зовнішнього поля Е₀ і  внутрішнього поля Е’ яке створюють заряджені частинки речовини.

Загалом речовини різноманітні за своїми електричними властивостями. Найбільш широкими класами  речовин є провідники і діелектрики.

Головна особливість провідників – наявність вільних  зарядів (електронів), які беруть участь в тепловому русі і можуть пересуватися по всьому об’єму провідника під дією електричного поля. Типові провідники – метали.

Електричне поле

Електричне поле та його характеристики

Прояв електричного поля.

   Електричні заряди не діють безпосередньо один на одний. Кожне заряджене тіло створює в навколишньому просторі електричне поле. Це поле зумовлює силову дію на інші заряджені тіла. 

Головна властивість електричного поля – дія на електричні заряди з деякою силою. Отже, взаємодія заряджених тіл здійснюється завдяки електричному полю, яке оточує заряджені тіла.

Електричне поле, яке оточує заряджене тіло, можна досліджувати за допомогою так званого пробного заряду – невеликого по величині точкового заряду, який не вносить помітного перерозподілу досліджуваних електричних полів.

Для кількісного визначення електричного поля вводять силову характеристику електричного поля - напруженість електричного поля.

Напруженістю електричного поля називають фізичну величину, яка дорівнює відношенню сили, з якою поле діє на позитивний пробний заряд, поміщений в дану точку простору, до величини цього заряду:

E = F/q

Закон Кулона

Електричний заряд. Закон Кулона

1° Електричний заряд.

Електричний заряд – це фізична величина, яка характеризує властивості частинок або тіл вступати в електромагнітні силові взаємодії.

Фундаментальні властивості зарядів частинок.

1.  В природі існує два види електричних зарядів: додатні (позитивні) та від’ємні (негативні).

2. Заряди можуть передаватись (наприклад, під час контакту) від одного тіла до іншого. На відміну від маси електричний заряд не є невід’ємною характеристикою тіла. Одне і те ж тіло в різних умовах може мати різний електричний заряд.

3. Однойменні заряди відштовхуються, а різнойменні – притягуються. В цьому також проявляється принципова відмінність електромагнітних сил від гравітаційних. Гравітаційні сили завжди є силами притягання.

4. Одним з фундаментальних законів природи є експериментально встановлений закон збереження електричного заряду:

  в ізольованій системі алгебраїчна сума зарядів всіх тіл залишається сталою:

   q₁+q₂+q₃+ … = const

Фантастика!

IV Всеукраїнська учнівська oлімпіада з астрономії

Львів 2014

Команда Львівщини на відкритті олімпіади

Вітаю з вдалим виступом на IV Всеукраїнській учнівській олімпіаді з астрономії серед учнів 10-х класів ученицю 8-А класу ЛФМЛ

Бажан Наталю. 

В складній боротьбі із задачами, суперниками та членами журі вона показала найкращий  результат серед команди Львівської області і виборола 2-й диплом.

Бажаю вдало пройти відбір в команду України на Міжнародну олімпіаду.

lehrer

 

Архів з усіма завданнями та розв'язками з 4 Всеукраїнської учнівської олімпіади з астрономії.

51 Всеукраїнська учнівська oлімпіада з фізики

Суми 2014

Вітаю з успішним виступом на Всеукраїнській олімпіаді з фізики (диплом ІІ ступеня)

Чорного Іллю

і бажаю у наступному році виступити не гірше, а можливо і краще.

lehrer 

ДКР канікули - "Весна"

ДКР "Весна"

Весна...

1. Промінь світла переходить із скла (n =1,6) в повітря. При якому куті падіння кут заломлення буде вдвічі більшим за кут падіння?

2. Показник заломлення скла відносно води дорівнює 1,16. Знайти швидкість світла в воді, якщо абсолютний показник заломлення скла 1,54?

3. Промінь, відбитий від поверхні води, утворює  із заломленим променем кут 90˚. Знайти кут падіння та кут заломлення, якщо показник заломлення води n=1,33?

4. Паралельний світловий пучок переходить із повітря у воду, падаючи на поверхню розділу двох середовищ під кутом 30˚. Знайти ширину світлового пучка  у воді, якщо в повітрі його ширина  дорівнює 10см? n(води) = 1,33.

5. Як розташовані зображення і скільки їх є, якщо z – ціле число?