Лекция «Электричество и магнетизм» по Физике (Переверзев В. Г.)

Кирилл Николоев вс, 12.03.2017 13:09

Электричество и магнетизм Учебник: Т.И. Трофимова Основы физики. Книга 3. Электродинамика. М.ВШ,2007 Задачник: Т.И. Трофимова Сборник задач по курсу фзики М. «Оникс 21 век» «Мир и образование» 2005 1. Электростатическое поле и его характеристики

1.1. Электрический заряд и закон его сохранения. Примеры обнаружения явления статического электричества и электростатического взаимодействия а. Возникновение притяжения при причесывании. Волосы прилипают к расческе.

б. Возникновение «прилипания» двух кусков синтетической ткани в. Натирание стекла шелком. г. Натирание шестью эбонитового стержня. Было обнаружено, что часть заряженных тел притягивается, а часть отталкивается.

Выбор знака заряда был произвольным. Бенджамин Франклин предложил различать заряженные тела как положительные и отрицательные. Заряд на стекле договорились считать положительным, а на эбоните отрицательным.

В ходе экспериментов обнаружили, что тела, заряженные одноименным знаком отталкиваются, а разноименным притягиваются. 1.1.2.Свойства электрического заряда. Единица электрического заряда Кулон (Кл). В СИ эта единица производная.

Заряд существует в двух видах. Тела, заряженные одноименным знаком отталкиваются, а разноименным притягиваются. Электрический заряд инвариантен. Его величина не зависит от системы отсчета, т.е. не зависит от того движется он или покоится.

Электрический заряд дискретен. Заряд не может уменьшаться до бесконечно малого значения, Заряд любого тела представляет собой кратное от наименьшего электрического заряда – элементарного заряда. Электрический заряд аддитивен. Заряд системы тел (частиц) равен сумме зарядов тел (частиц), входящих в систему.

Элементарный электрический заряд существует в двух видах. Элементарный положительный электрический заряд равен элементарному отрицательному электрическому заряду. Элементарный электрический заряд равен

1,6×10-19 Кл Носителем элементарного положительного электрического заряда является протон. mp = 1,67×10-27 кг. Носителем элементарного отрицательного электрического заряда является электрон. me = 9,11×10-31 кг.

Свойства электрического заряда Все тела в природе способны наэлектризовываться или электризоваться, т.е. заряжаться или приобретать электрический заряд. Всякий процесс заряжения сводится к разделению (поляризации) зарядов, когда на одном из тел или части тела возникает избыток положительного заряда, а на другом конце отрицательного.

Общее количество зарядов обоих знаков находящихся в телах не меняется. Заряды только перераспределяются в системе. Так проявляется фундаментальный закон природы - закон сохранения электрического заряда.

Закон сохранения электрического заряда: алгебраическая сумма электрических зарядов любой замкнутой системы остается неизменной, какие бы процессы в этой системе не происходили. Замкнутой называют систему, не обменивающуюся зарядами с внешними телами.

1.2. Закон кулона 1.2.1. Понятие точечного заряда. Для описания взаимодействия электрических зарядов вводится понятие точечный заряд заряд, сосредоточенный на теле, линейные размеры которого пренебрежимо малы по сравнению с расстоянием до других заряженных тел, с которыми оно взаимодействует.

Понятие точечного заряда, как и материальной точки, является физической абстракцией 1.2.2. Эмпирическая природа открытия закона Кулона. Силы взаимодействия неподвижных точечных зарядов описываются законом, экспериментально установленным Ш. Кулоном (1785) с помощью крутильных весов. Этот закон был открыт Г. Кавендишем, однако его забота оставалась неизвестной более 100 лет.

Формулировка закона Кулона Сила взаимодействия F между двумя неподвижными точечными зарядами, находящимися в вакууме, пропорциональна зарядам Q1, Q2 и обратно пропорциональна квадрату расстояния r между ними:

Векторная форма закона Кулона. Сила F направлена по прямой, соединяющей взаимодействующие заряды, т. е. является центральной, и соответствует притяжению (F 0) в случае одноименных. Эту силу называют кулоновской.

Силы кулоновского взаимодействия и III закон Ньютона. Кулоновские силы подчиняются третьему закону Ньютона, они равны по модулю; направлены противоположно друг другу вдоль прямой, соединяющей точечные заряды. Силы действуют парами; являются силами одной природы; приложены к разным телам (зарядам)

Электрическая постоянная 0=8,8510-12 Кл2/(Нм2) 0=8,8510-12 Ф/м =9109 (Нм2)/Кл2= 9109 м/Ф Экспериментальная проверка закона Кулона на макро и микро дистанциях. Точность выполнения закона Кулона на больших расстояниях, вплоть до 107 м, установлена с помощью спутников в околоземном пространстве.

Считается, что закон Кулона должен соблюдаться и для больших расстояний, однако прямых экспериментов не проводилось. Этот закон выполняется и для малых расстояний, вплоть до 10-5 м (доказано в опытах Резерфорда).

Скачать файлы

Похожие документы