Енергията в електростатичната формула. Електростатика. Основни понятия. Електрически заряд. Законът за запазване на електрическия заряд. Закон на Кулон. Принципът на суперпозицията. Теорията на близкото действие. Потенциал на електрическото поле. Кондензатор. електростатика и живот
Енциклопедичен YouTube
-
1 / 5
Основата на електростатиката е поставена от трудовете на Кулон (въпреки че десет години преди него Кавендиш получава същите резултати, дори с още по-голяма точност. Резултатите от работата на Кавендиш се съхраняват в семейния архив и са публикувани едва сто години по-късно) ; законът за електрическите взаимодействия, открит от последния, направи възможно на Грийн, Гаус и Поасон да създадат математически елегантна теория. Най-съществената част от електростатиката е теорията за потенциала, създадена от Грийн и Гаус. Голяма част от експерименталните изследвания върху електростатиката са извършени от Рийс, чиито книги в миналото са били основната помощ при изучаването на тези явления.
Диелектричната константа
Намирането на стойността на диелектричния коефициент K на всяко вещество, коефициент, включен в почти всички формули, които трябва да се използват в електростатиката, може да се направи много различни начини. Най-често използваните методи са следните.
1) Сравнение на електрическия капацитет на два кондензатора с еднакъв размер и форма, но единият има изолационен слой от въздух, а другият има слой от изпитвания диелектрик.
2) Сравнение на привличането между повърхностите на кондензатора, когато към тези повърхности се съобщава определена потенциална разлика, но в един случай има въздух между тях (сила на привличане \u003d F 0), в другия случай - тестовият течен изолатор (сила на привличане \u003d F). Диелектричният коефициент се намира по формулата:
K = F 0 F . (\displaystyle K=(\frac (F_(0))(F)).)3) Наблюдения на електрически вълни (виж Електрически трептения), разпространяващи се по жици. Според теорията на Максуел скоростта на разпространение на електрическите вълни по жиците се изразява с формулата
V = 1 K μ. (\displaystyle V=(\frac (1)(\sqrt (K\mu ))).)където K означава диелектричния коефициент на средата, заобикаляща жицата, μ означава магнитната пропускливост на тази среда. Възможно е да се зададе μ = 1 за по-голямата част от телата и следователно се оказва
V = 1 К. (\displaystyle V=(\frac (1)(\sqrt (K))).)Обикновено се сравняват дължините на стоящите електрически вълни, възникващи в части от една и съща жица във въздуха и в изпитвания диелектрик (течност). След като определихме тези дължини λ 0 и λ, получаваме K = λ 0 2 / λ 2. Според теорията на Максуел следва, че когато електрическо поле се възбуди във всяко изолиращо вещество, вътре в това вещество възникват специални деформации. По дължината на индукционните тръби изолационната среда е поляризирана. В нея възникват електрически премествания, които могат да бъдат оприличени на движенията на положителното електричество по посока на осите на тези тръби, като през всяко напречно сечение на тръбата преминава количество електричество, равно на
D = 1 4 π K F . (\displaystyle D=(\frac (1)(4\pi ))KF.)Теорията на Максуел позволява да се намерят изрази за онези вътрешни сили (сили на напрежение и натиск), които се появяват в диелектриците, когато в тях се възбуди електрическо поле. Този въпрос е разгледан за първи път от самия Максуел, а по-късно и по-задълбочено от Хелмхолц. По-нататъшното развитие на теорията на този въпрос и теорията на електрострикцията (т.е. теория, която разглежда явления, които зависят от появата на специални напрежения в диелектриците, когато в тях се възбужда електрическо поле) принадлежи на трудовете на Лорберг, Кирхоф, П. Дюхем, Н. Н. Шилер и някои други.
Гранични условия
Нека завършим това обобщение на най-важното от отдела за електрострикция с разглеждане на въпроса за пречупването на индукционните тръби. Представете си два диелектрика в електрическо поле, разделени един от друг с някаква повърхност S, с диелектрични коефициенти K 1 и K 2 .
Нека в точките P 1 и P 2, разположени безкрайно близо до повърхността S от двете страни, величините на потенциалите се изразяват чрез V 1 и V 2, а големината на силите, изпитвани от единицата положително електричество, поставена в тези точки през F 1 и F 2. Тогава за точка P, лежаща върху самата повърхност S, трябва да бъде V 1 = V 2,
d V 1 d s = d V 2 d s , (30) (\displaystyle (\frac (dV_(1))(ds))=(\frac (dV_(2))(ds)),\qquad (30))ако ds представлява безкрайно малко преместване по линията на пресичане на допирателната равнина към повърхността S в точка P с равнина, минаваща през нормалата към повърхността в тази точка и през посоката на електрическата сила в нея. От друга страна, трябва да бъде
K 1 d V 1 d n 1 + K 2 d V 2 d n 2 = 0. (31) (\displaystyle K_(1)(\frac (dV_(1))(dn_(1)))+K_(2)( \frac (dV_(2))(dn_(2)))=0.\qquad (31))Означаваме с ε 2 ъгъла, образуван от силата F2 с нормалата n2 (вътре във втория диелектрик), и през ε 1 ъгълът, образуван от силата F 1 със същата нормала n 2 След това, използвайки формули (31) и (30 ), намираме
t g ε 1 t g ε 2 = K 1 K 2 . (\displaystyle (\frac (\mathrm (tg) (\varepsilon _(1)))(\mathrm (tg) (\varepsilon _(2))))=(\frac (K_(1))(K_( 2))).)И така, на повърхността, разделяща два диелектрика един от друг, електрическата сила претърпява промяна в посоката си, подобно на светлинен лъч, влизащ от една среда в друга. Това следствие от теорията е оправдано от опита.
Електрически заряде физическа величина, която характеризира способността на частиците или телата да влизат в електромагнитни взаимодействия. Електрическият заряд обикновено се обозначава с буквите рили Q. В системата SI електрическият заряд се измерва в Кулон (C). Безплатен заряд от 1 C е гигантско количество заряд, което практически не се среща в природата. Като правило ще трябва да се справите с микрокулони (1 μC = 10 -6 C), нанокулони (1 nC = 10 -9 C) и пикокулони (1 pC = 10 -12 C). Електрическият заряд има следните свойства:
1. Електрическият заряд е вид материя.
2. Електрическият заряд не зависи от движението на частицата и от нейната скорост.
3. Зарядите могат да се прехвърлят (например чрез директен контакт) от едно тяло на друго. За разлика от масата на тялото, електрическият заряд не е присъща характеристика на дадено тяло. Едно и също тяло при различни условия може да има различен заряд.
4. Има два вида електрически заряди, наречени условно положителенИ отрицателен.
5. Всички заряди взаимодействат помежду си. В същото време подобните заряди се отблъскват взаимно, за разлика от зарядите се привличат. Силите на взаимодействие на зарядите са централни, т.е. те лежат на права линия, свързваща центровете на зарядите.
6. Има най-малкия възможен (по модул) електричен заряд, т.нар елементарен заряд. Значението му:
д= 1,602177 10 -19 C ≈ 1,6 10 -19 C
Електрическият заряд на всяко тяло винаги е кратен на елементарния заряд:
Където: не цяло число. Моля, имайте предвид, че е невъзможно да имате такса, равна на 0,5 д; 1,7д; 22,7ди така нататък. Наричат се физически количества, които могат да приемат само дискретна (не непрекъсната) поредица от стойности квантувано. Елементарният заряд e е квант (най-малката част) от електрическия заряд.
В изолирана система алгебричната сума на зарядите на всички тела остава постоянна:
Законът за запазване на електрическия заряд гласи, че в затворена система от тела не могат да се наблюдават процеси на раждане или изчезване на заряди само с един знак. Това също следва от закона за запазване на заряда, ако две тела с еднакъв размер и форма, които имат заряди р 1 и р 2 (няма значение какъв знак са зарядите), приведете в контакт и след това обратно, тогава зарядът на всяко от телата ще стане равен:
От съвременна гледна точка носителите на заряд са елементарни частици. Всички обикновени тела са изградени от атоми, които включват положително заредени протони, отрицателно заредени електронии неутрални частици неутрони. Протоните и неутроните са част от атомните ядра, електроните образуват електронната обвивка на атомите. Електрическите заряди на протона и електрона по модул са абсолютно еднакви и равни на елементарния (т.е. минималния възможен) заряд д.
В неутрален атом броят на протоните в ядрото е равен на броя на електроните в обвивката. Това число се нарича атомно число. Атом на дадено вещество може да загуби един или повече електрони или да придобие допълнителен електрон. В тези случаи неутралния атом се превръща в положително или отрицателно зареден йон. Моля, обърнете внимание, че положителните протони са част от ядрото на атома, така че техният брой може да се променя само по време на ядрени реакции. Очевидно при наелектризиране на телата ядрени реакции не протичат. Следователно при всяко електрическо явление броят на протоните не се променя, променя се само броят на електроните. И така, придаването на тяло на отрицателен заряд означава прехвърляне на допълнителни електрони към него. И посланието за положителен заряд, обратно на често срещана грешка, не означава добавяне на протони, а изваждане на електрони. Зарядът може да се прехвърля от едно тяло към друго само на части, съдържащи цяло число електрони.
Понякога при задачи електрическият заряд се разпределя върху някое тяло. За да се опише това разпределение, се въвеждат следните количества:
1. Линейна плътност на заряда.Използва се за описание на разпределението на заряда по протежение на нишката:
Където: Л- дължина на резбата. Измерено в C/m.
2. Плътност на повърхностния заряд.Използва се за описание на разпределението на заряда върху повърхността на тялото:
Където: Се повърхността на тялото. Измерено в C / m 2.
3. Обемна плътност на заряда.Използва се за описание на разпределението на заряда върху обема на тялото:
Където: V- обем на тялото. Измерено в C / m 3.
Моля, имайте предвид, че електронна масае равно на:
аз\u003d 9,11 ∙ 10 -31 кг.
Закон на Кулон
точков заряднаречено заредено тяло, чиито размери могат да бъдат пренебрегнати при условията на тази задача. Въз основа на множество експерименти Кулон установява следния закон:
Силите на взаимодействие на зарядите с фиксирана точка са право пропорционални на произведението на зарядните модули и обратно пропорционални на квадрата на разстоянието между тях:
Където: ε – диелектрична проницаемост на средата – безразмерна физична величина, показваща колко пъти силата на електростатичното взаимодействие в дадена среда ще бъде по-малка от тази във вакуум (т.е. колко пъти средата отслабва взаимодействието). Тук к- коефициент в закона на Кулон, стойността, която определя числената стойност на силата на взаимодействие на зарядите. В системата SI неговата стойност се приема равна на:
к= 9∙10 9 m/F.
Силите на взаимодействие на точковите неподвижни заряди се подчиняват на третия закон на Нютон и са сили на отблъскване една от друга с еднакви знаци на заряди и сили на привличане една към друга с различни знаци. Взаимодействието на фиксирани електрически заряди се нарича електростатиченили взаимодействие на Кулон. Разделът от електродинамиката, който изучава взаимодействието на Кулон, се нарича електростатика.
Законът на Кулон е валиден за точково заредени тела, равномерно заредени сфери и топки. В случая за разстояния rвземете разстоянието между центровете на сфери или топки. На практика законът на Кулон се изпълнява добре, ако размерите на заредените тела са много по-малки от разстоянието между тях. Коефициент кв системата SI понякога се записва като:
Където: ε 0 \u003d 8,85 10 -12 F / m - електрическа константа.
Опитът показва, че силите на взаимодействието на Кулон се подчиняват на принципа на суперпозиция: ако заредено тяло взаимодейства едновременно с няколко заредени тела, тогава резултантната сила, действаща върху дадено тяло, е равна на векторната сума на силите, действащи върху това тяло от всички други заредени тела.
Запомнете също две важни определения:
проводници- вещества, съдържащи свободни носители на електрически заряд. Вътре в проводника е възможно свободно движение на електрони - носители на заряд ( електричество). Проводниците включват метали, електролитни разтвори и стопилки, йонизирани газове и плазма.
Диелектрици (изолатори)- вещества, в които няма свободни носители на заряд. Свободното движение на електрони вътре в диелектриците е невъзможно (през тях не може да тече електрически ток). Това са диелектрици, които имат определена диелектрична проницаемост, която не е равна на единица ε .
За диелектричната проницаемост на веществото е вярно следното (относно какво електрическо поле е малко по-ниско):
Електрическо поле и неговата интензивност
Според съвременните концепции електрическите заряди не действат директно един върху друг. Всяко заредено тяло твори в околното пространство електрическо поле. Това поле има силов ефект върху други заредени тела. Основното свойство на електрическото поле е действието върху електрически заряди с определена сила. По този начин взаимодействието на заредените тела се осъществява не чрез прякото им въздействие едно върху друго, а чрез електрическите полета, заобикалящи заредените тела.
Електрическото поле около заредено тяло може да се изследва с помощта на така наречения тестов заряд - малък точков заряд, който не въвежда забележимо преразпределение на изследваните заряди. За количествено определяне на електрическото поле се въвежда силова характеристика - напрегнатост на електрическото поле д.
Силата на електрическото поле се нарича физическо количество, равно на съотношението на силата, с която полето действа върху тестов заряд, поставен в дадена точка на полето, към величината на този заряд:
Напрегнатостта на електрическото поле е векторна физична величина. Посоката на вектора на опън съвпада във всяка точка на пространството с посоката на силата, действаща върху положителния пробен заряд. Електрическото поле на стационарни и непроменливи във времето заряди се нарича електростатично.
За визуално представянесе използва електрическо поле силови линии. Тези линии са начертани така, че посоката на вектора на опън във всяка точка да съвпада с посоката на допирателната към линията на силата. Силовите линии имат следните свойства.
- Силовите линии на електростатичното поле никога не се пресичат.
- Силовите линии на електростатичното поле винаги са насочени от положителни заряди към отрицателни.
- Когато се изобразява електрическо поле с помощта на силови линии, тяхната плътност трябва да бъде пропорционална на модула на вектора на напрегнатост на полето.
- Силовите линии започват при положителен заряд или безкрайност и завършват при отрицателен заряд или безкрайност. Плътността на линиите е толкова по-голяма, колкото по-голямо е напрежението.
- В дадена точка от пространството може да премине само една силова линия, т.к силата на електрическото поле в дадена точка от пространството е еднозначно определена.
Електрическото поле се нарича хомогенно, ако векторът на интензитета е еднакъв във всички точки на полето. Например плоският кондензатор създава еднородно поле - две плочи, заредени с еднакъв и противоположен заряд, разделени от диелектричен слой, като разстоянието между плочите е много по-малко от размера на плочите.
Във всички точки на еднородно поле на заряд р, въведени в еднообразно поле с интензитет д, съществува сила със същата големина и посока, равна на Е = Ек. Освен това, ако обвинението рположителен, тогава посоката на силата съвпада с посоката на вектора на напрежението, а ако зарядът е отрицателен, тогава векторите на силата и напрежението са противоположно насочени.
Положителните и отрицателните точкови заряди са показани на фигурата:
Принцип на суперпозиция
Ако електрическо поле, създадено от няколко заредени тела, се изследва с помощта на тестов заряд, тогава получената сила се оказва равна на геометричната сума на силите, действащи върху тестовия заряд от всяко заредено тяло поотделно. Следователно силата на електрическото поле, създадено от системата от заряди в дадена точка на пространството, е равна на векторната сума на силите на електрическите полета, създадени в същата точка от зарядите поотделно:
Това свойство на електрическото поле означава, че полето се подчинява принцип на суперпозиция. В съответствие със закона на Кулон силата на електростатичното поле, създадено от точков заряд Qна разстояние rот него, е равен по модул:
Това поле се нарича поле на Кулон. В полето на Кулон посоката на вектора на интензитета зависи от знака на заряда Q: Ако Q> 0, тогава векторът на интензитета е насочен встрани от заряда, ако Q < 0, то вектор напряженности направлен к заряду. Величина напряжённости зависит от величины заряда, среды, в которой находится заряд, и уменьшается с увеличением расстояния.
Напрегнатостта на електрическото поле, което заредена равнина създава близо до повърхността си:
Така че, ако в задачата се изисква да се определи силата на полето на системата от заряди, тогава е необходимо да се действа съгласно следното алгоритъм:
- Начертайте чертеж.
- Начертайте силата на полето на всеки заряд поотделно в желаната точка. Не забравяйте, че напрежението е насочено към отрицателния заряд и встрани от положителния заряд.
- Изчислете всяко от напреженията, като използвате подходящата формула.
- Добавете векторите на напрежението геометрично (т.е. векторно).
Потенциална енергия на взаимодействие на зарядите
Електрическите заряди взаимодействат помежду си и с електрическо поле. Всяко взаимодействие се описва с потенциална енергия. Потенциална енергия на взаимодействие на два точкови електрически зарядаизчислено по формулата:
Обърнете внимание на липсата на модули в таксите. За противоположни заряди енергията на взаимодействие има отрицателно значение. Същата формула е валидна и за енергията на взаимодействие на равномерно заредени сфери и топки. Както обикновено, в този случай разстоянието r се измерва между центровете на топки или сфери. Ако има повече от два заряда, тогава енергията на тяхното взаимодействие трябва да се разглежда по следния начин: разделете системата от заряди на всички възможни двойки, изчислете енергията на взаимодействие на всяка двойка и сумирайте всички енергии за всички двойки.
Решават се задачи по тази тема, както и задачи по закона за опазване механична енергия: първо се намира първоначалната енергия на взаимодействие, след това крайната. Ако задачата изисква да се намери работата върху движението на зарядите, тогава тя ще бъде равна на разликата между първоначалната и крайната обща енергия на взаимодействието на зарядите. Енергията на взаимодействие може също да се преобразува в кинетична енергия или в други видове енергия. Ако телата са на много голямо разстояние, тогава енергията на тяхното взаимодействие се приема за 0.
Моля, обърнете внимание: ако задачата изисква намиране на минималното или максималното разстояние между телата (частиците) по време на движение, тогава това условие ще бъде изпълнено в момента, когато частиците се движат в една и съща посока с еднаква скорост. Следователно решението трябва да започне с написването на закона за запазване на импулса, от който се намира тази същата скорост. След това трябва да напишете закона за запазване на енергията, като вземете предвид кинетичната енергия на частиците във втория случай.
потенциал. Потенциална разлика. Волтаж
Електростатичното поле има важно свойство: работата на силите на електростатичното поле при преместване на заряд от една точка на полето в друга не зависи от формата на траекторията, а се определя само от позицията на началото и крайните точки и големината на заряда.
Следствие от независимостта на работата от формата на траекторията е следното твърдение: работата на силите на електростатичното поле при движение на заряда по всяка затворена траектория е равна на нула.
Свойството потенциалност (независимост на работата от формата на траекторията) на електростатично поле ни позволява да въведем концепцията за потенциалната енергия на заряд в електрическо поле. И се нарича физическо количество, равно на съотношението на потенциалната енергия на електрически заряд в електростатично поле към стойността на този заряд потенциал φ електрическо поле:
потенциал φ е енергийната характеристика на електростатичното поле. В Международната система от единици (SI) единицата за потенциал (и следователно потенциалната разлика, т.е. напрежение) е волт [V]. Потенциалът е скаларна величина.
В много проблеми на електростатиката, когато се изчисляват потенциалите, е удобно да се вземе точката в безкрайността като референтна точка, където стойностите на потенциалната енергия и потенциала изчезват. В този случай понятието потенциал може да се дефинира по следния начин: потенциалът на полето в дадена точка в пространството е равен на работата, която електрическите сили извършват, когато единичен положителен заряд се отстрани от дадена точка до безкрайност.
Като си припомним формулата за потенциалната енергия на взаимодействие на два точкови заряда и я разделим на стойността на един от зарядите в съответствие с дефиницията на потенциала, получаваме, че потенциал φ полета с точков заряд Qна разстояние rот него спрямо точка в безкрайност се изчислява, както следва:
Потенциалът, изчислен по тази формула, може да бъде положителен или отрицателен в зависимост от знака на заряда, който го е създал. Същата формула изразява потенциала на полето на равномерно заредена топка (или сфера) при r ≥ Р(извън топката или сферата), където Ре радиусът на топката и разстоянието rизмерено от центъра на топката.
За визуално представяне на електрическото поле, заедно със силовите линии, използвайте еквипотенциални повърхности. Повърхност, във всички точки на която има потенциалът на електрическото поле същите стойности, се нарича еквипотенциална повърхност или повърхност с равен потенциал. Силовите линии на електрическото поле са винаги перпендикулярни на еквипотенциалните повърхности. Еквипотенциалните повърхности на кулоновото поле на точков заряд са концентрични сфери.
Електрически волтажтова е просто потенциална разлика, т.е. дефиницията на електрическото напрежение може да се даде по формулата:
В еднородно електрическо поле има връзка между силата на полето и напрежението:
Работата на електрическото полеможе да се изчисли като разликата между началната и крайната потенциална енергия на системата от заряди:
Работата на електрическото поле в общия случай може да се изчисли и по една от формулите:
В еднообразно поле, когато зарядът се движи по своите силови линии, работата на полето може да се изчисли и по следната формула:
В тези формули:
- φ е потенциалът на електрическото поле.
- ∆φ - потенциална разлика.
- Уе потенциалната енергия на заряда във външно електрическо поле.
- А- работата на електрическото поле върху движението на заряда (зарядите).
- ре зарядът, който се движи във външно електрическо поле.
- U- волтаж.
- де напрегнатостта на електрическото поле.
- дили ∆ ле разстоянието, на което зарядът се премества по силовите линии.
Във всички предишни формули става дума конкретно за работата на електростатичното поле, но ако проблемът казва, че „трябва да се извърши работа“ или става дума за „работа на външни сили“, тогава тази работа трябва да се разглежда в същото като работата на полето, но с противоположен знак.
Принцип на потенциална суперпозиция
От принципа на суперпозиция на напрегнатостта на полето, създадена от електрически заряди, следва принципът на суперпозиция за потенциали (в този случай знакът на потенциала на полето зависи от знака на заряда, който е създал полето):
Обърнете внимание колко по-лесно е да се приложи принципът на суперпозицията на потенциала, отколкото на напрежението. Потенциалът е скаларна величина, която няма посока. Добавянето на потенциали е просто сумиране на числови стойности.
електрически капацитет. Плосък кондензатор
Когато зарядът се съобщи на проводник, винаги има определена граница, над която няма да е възможно да се зареди тялото. За да се характеризира способността на тялото да натрупва електрически заряд, се въвежда понятието електрически капацитет. Капацитетът на отделен проводник е съотношението на неговия заряд към потенциала:
В системата SI капацитетът се измерва във фаради [F]. 1 Farad е изключително голям капацитет. За сравнение, капацитетът на цялото земно кълбо е много по-малък от един фарад. Капацитетът на проводника не зависи от неговия заряд или от потенциала на тялото. По същия начин плътността не зависи нито от масата, нито от обема на тялото. Капацитетът зависи само от формата на тялото, неговите размери и свойствата на околната среда.
Електрически капацитетсистема от два проводника се нарича физическа величина, дефинирана като отношение на заряда редин от проводниците към потенциалната разлика Δ φ между тях:
Стойността на електрическия капацитет на проводниците зависи от формата и размера на проводниците и от свойствата на диелектрика, разделящ проводниците. Има такива конфигурации на проводници, в които електрическото поле е концентрирано (локализирано) само в определена област на пространството. Такива системи се наричат кондензатори, а проводниците, изграждащи кондензатора, се наричат облицовки.
Най-простият кондензатор е система от две плоски проводими плочи, разположени успоредно една на друга на малко разстояние в сравнение с размерите на плочите и разделени от диелектричен слой. Такъв кондензатор се нарича апартамент. Електрическото поле на плосък кондензатор е локализирано главно между плочите.
Всяка от заредените плочи на плосък кондензатор създава електрическо поле близо до повърхността си, чийто модул на интензитет се изразява чрез съотношението, дадено по-горе. Тогава модулът на крайната сила на полето вътре в кондензатора, създаден от две плочи, е равен на:
Извън кондензатора електрическите полета на двете плочи са насочени в различни посоки и следователно полученото електростатично поле д= 0. може да се изчисли по формулата:
По този начин капацитетът на плосък кондензатор е право пропорционален на площта на плочите (плочите) и обратно пропорционален на разстоянието между тях. Ако пространството между плочите е запълнено с диелектрик, капацитетът на кондензатора се увеличава с ε веднъж. забележи, че Св тази формула има площ само на една плоча на кондензатора. Когато в задачата говорят за "площта на плочата", те имат предвид точно тази стойност. Никога не трябва да умножавате или делите на 2.
Още веднъж представяме формулата за заряд на кондензатора. Под заряд на кондензатор се разбира само зарядът на неговата положителна облицовка:
Сила на привличане на пластините на кондензатора.Силата, действаща върху всяка плоча, се определя не от общото поле на кондензатора, а от полето, създадено от противоположната плоча (плочата не действа върху себе си). Силата на това поле е равна на половината от силата на пълното поле, а силата на взаимодействие на плочите:
Кондензаторна енергия.Нарича се още енергията на електрическото поле вътре в кондензатора. Опитът показва, че зареденият кондензатор съдържа запас от енергия. Енергията на зареден кондензатор е равна на работата на външните сили, които трябва да бъдат изразходвани за зареждане на кондензатора. Има три еквивалентни форми на записване на формулата за енергията на кондензатор (те следват една от друга, ако използвате връзката р = CU):
Обърнете специално внимание на фразата: "Кондензаторът е свързан към източника." Това означава, че напрежението върху кондензатора не се променя. А фразата "Кондензаторът беше зареден и изключен от източника" означава, че зарядът на кондензатора няма да се промени.
Енергия на електрическото поле
Електрическата енергия трябва да се разглежда като потенциална енергия, съхранявана в зареден кондензатор. Според съвременните концепции електрическата енергия на кондензатора е локализирана в пространството между кондензаторните пластини, т.е. в електрическо поле. Следователно тя се нарича енергия на електрическото поле. Енергията на заредените тела е концентрирана в пространството, в което има електрическо поле, т.е. можем да говорим за енергията на електрическото поле. Например в кондензатор енергията е концентрирана в пространството между неговите пластини. По този начин има смисъл да се въведе нова физическа характеристика - обемната енергийна плътност на електрическото поле. Използвайки примера на плосък кондензатор, може да се получи следната формула за обемната енергийна плътност (или енергията на единица обем на електрическото поле):
Кондензаторни връзки
Паралелно свързване на кондензатори- за увеличаване на капацитета. Кондензаторите са свързани с еднакво заредени плочи, сякаш увеличават площта на еднакво заредените плочи. Напрежението на всички кондензатори е еднакво, общият заряд е равен на сумата от зарядите на всеки от кондензаторите, а общият капацитет също е равен на сумата от капацитетите на всички паралелно свързани кондензатори. Нека напишем формулите за паралелно свързване на кондензатори:
При последователно свързване на кондензаториобщият капацитет на батерия от кондензатори винаги е по-малък от капацитета на най-малкия кондензатор, включен в батерията. Серийното свързване се използва за увеличаване на пробивното напрежение на кондензаторите. Нека напишем формулите за серийно свързване на кондензатори. Общият капацитет на последователно свързаните кондензатори се намира от съотношението:
От закона за запазване на заряда следва, че зарядите на съседните пластини са равни:
Напрежението е равно на сумата от напреженията на отделните кондензатори.
За два кондензатора в серия горната формула ще ни даде следния израз за общия капацитет:
За нидентични последователно свързани кондензатори:
Проводима сфера
Силата на полето вътре в зареден проводник е нула.В противен случай електрическа сила би действала върху свободните заряди вътре в проводника, което би принудило тези заряди да се движат вътре в проводника. Това движение от своя страна би довело до нагряване на заредения проводник, което всъщност не се случва.
Фактът, че вътре в проводника няма електрическо поле, може да се разбере по друг начин: ако беше, тогава заредените частици отново биха се движили и те биха се движили по такъв начин, че да намалят това поле до нула от собственото си поле, защото. всъщност те не биха искали да се движат, защото всяка система има тенденция да балансира. Рано или късно всички движещи се заряди ще спрат точно на това място, така че полето вътре в проводника ще стане равно на нула.
На повърхността на проводника напрегнатостта на електрическото поле е максимална. Големината на напрегнатостта на електрическото поле на заредена топка извън нея намалява с разстоянието от проводника и се изчислява по формула, подобна на формулите за напрегнатост на полето на точков заряд, в която разстоянията се измерват от центъра на топката .
Тъй като силата на полето вътре в заредения проводник е нула, тогава потенциалът във всички точки вътре и на повърхността на проводника е еднакъв (само в този случай потенциалната разлика, а оттам и напрежението, е нула). Потенциалът вътре в заредената сфера е равен на потенциала на повърхността.Потенциалът извън топката се изчислява по формула, подобна на формулите за потенциал на точков заряд, в която разстоянията се измерват от центъра на топката.
Радиус Р:
Ако сферата е заобиколена от диелектрик, тогава:
Свойства на проводник в електрическо поле
- Вътре в проводника напрегнатостта на полето винаги е нула.
- Потенциалът вътре в проводника е еднакъв във всички точки и е равен на потенциала на повърхността на проводника. Когато в задачата казват, че "проводникът е зареден до потенциал ... V", тогава те имат предвид точно повърхностния потенциал.
- Извън проводника, близо до неговата повърхност, напрегнатостта на полето винаги е перпендикулярна на повърхността.
- Ако на проводника се даде заряд, тогава той ще бъде напълно разпределен върху много тънък слой близо до повърхността на проводника (обикновено се казва, че целият заряд на проводника е разпределен върху неговата повърхност). Това е лесно обяснимо: факт е, че предавайки заряд на тялото, ние му прехвърляме носители на заряд със същия знак, т.е. като заряди, които се отблъскват взаимно. Това означава, че те ще се стремят да се разпръснат един от друг на максимално възможно разстояние, т.е. се натрупват в самите краища на проводника. В резултат на това, ако проводникът бъде отстранен от сърцевината, неговите електростатични свойства няма да се променят по никакъв начин.
- Извън проводника напрегнатостта на полето е толкова по-голяма, колкото по-извита е повърхността на проводника. Максималната стойност на опън се достига в близост до върховете и острите счупвания на повърхността на проводника.
Бележки за решаване на сложни задачи
1. Заземяваненещо означава връзка с проводник този обектсъс земята. В същото време потенциалите на Земята и съществуващия обект се изравняват, а необходимите за това заряди преминават през проводника от Земята към обекта или обратно. В този случай е необходимо да се вземат предвид няколко фактора, които произтичат от факта, че Земята е несъизмеримо по-голяма от всеки обект, разположен върху нея:
- Общият заряд на Земята условно е нула, така че нейният потенциал също е нула и ще остане нула, след като обектът се свърже със Земята. С една дума, да се заземи означава да се обезсили потенциалът на даден обект.
- За да анулира потенциала (и следователно собствения заряд на обекта, който можеше да бъде както положителен, така и отрицателен преди), обектът ще трябва или да приеме, или да даде на Земята някакъв (вероятно дори много голям) заряд и Земята винаги ще бъде в състояние да предостави такава възможност.
2. Нека повторим още веднъж: разстоянието между отблъскващите се тела е минимално в момента, когато техните скорости станат равни по големина и насочени в една и съща посока (относителната скорост на зарядите е нула). В този момент потенциалната енергия на взаимодействието на зарядите е максимална. Разстоянието между привличащите се тела е максимално, също и в момента на равенство на скоростите, насочени в една посока.
3. Ако проблемът има система, състояща се от голям брой заряди, тогава е необходимо да се разгледат и опишат силите, действащи върху заряд, който не е в центъра на симетрията.
- Научете всички формули и закони във физиката и формули и методи в математиката. Всъщност също е много лесно да се направи това, има само около 200 необходими формули във физиката и дори малко по-малко в математиката. Във всеки от тези предмети има около дузина стандартни методи за решаване на проблеми с основно ниво на сложност, които също могат да бъдат научени и по този начин, напълно автоматично и без затруднения, решаване в точното време повечето CT. След това ще трябва да мислите само за най-трудните задачи.
- Явете се и на трите етапа на репетиционното изпитване по физика и математика. Всеки RT може да бъде посетен два пъти, за да се решат и двете опции. Отново, на CT, в допълнение към способността за бързо и ефективно решаване на проблеми и познаването на формули и методи, е необходимо също да можете да планирате правилно времето, да разпределяте силите и най-важното да попълвате правилно формуляра за отговор , без да бъркате нито номерата на отговорите и задачите, нито собственото си име. Освен това по време на RT е важно да свикнете със стила на задаване на въпроси в задачите, което може да изглежда много необичайно за неподготвен човек на DT.
- електростатичен разряд
- Ландау, Л. Д., Лифшиц, Е. М.Теория на полето. - Издание 7-мо, коригирано. - М .: Наука, 1988. - 512 с. - ("Теоретична физика", том II). - ISBN 5-02-014420-7
- Матвеев А. Н.електричество и магнетизъм. М.: висше училище, 1983.
- Тунел М.-А.Основи на електромагнетизма и теорията на относителността. пер. от фр. М.: Чужда литература, 1962. 488 с.
- Боргман, "Основи на учението за електрическите и магнитните явления" (том I);
- Максуел, „Трактат за електричеството и магнетизма“ (том I);
- Поанкаре, „Electricité et Optique““;
- Wiedemann, "Die Lehre von der Elektricität" (том I);
- Константин Богданов.Какво може електростатиката // Квантов. - М .: Bureau Quantum, 2010. - № 2.
- Налягане P=F/S
- Плътност ρ=m/V
- Налягане на дълбочина на течността P=ρ∙g∙h
- Гравитация Ft=mg
- 5. Архимедова сила Fa=ρ w ∙g∙Vt
- Уравнението на движението за равномерно ускорено движение
- Уравнение на скоростта за равномерно ускорено движение υ =υ 0 +a∙t
- Ускорение a=( υ -υ 0)/т
- Кръгова скорост υ =2πR/T
- Центростремително ускорение a= υ 2/R
- Връзка между период и честота ν=1/T=ω/2π
- II закон на Нютон F=ma
- Закон на Хук Fy=-kx
- Закон за всемирното притегляне F=G∙M∙m/R 2
- Теглото на тяло, движещо се с ускорение a P \u003d m (g + a)
- Теглото на тяло, движещо се с ускорение a ↓ P \u003d m (g-a)
- Сила на триене Ffr=µN
- Импулс на тялото p=m υ
- Силов импулс Ft=∆p
- Момент M=F∙ℓ
- Потенциална енергия на тяло, повдигнато над земята Ep=mgh
- Потенциална енергия на еластично деформирано тяло Ep=kx 2 /2
- Кинетична енергия на тялото Ek=m υ 2 /2
- Работа A=F∙S∙cosα
- Мощност N=A/t=F∙ υ
- Ефективност η=Ap/Az
- Период на трептене на математическото махало T=2π√ℓ/g
- Период на трептене на пружинно махало T=2 π √m/k
- Уравнението на хармоничните трептения Х=Хmax∙cos ωt
- Връзка на дължината на вълната, нейната скорост и период λ= υ T
- Количество вещество ν=N/ Na
- Моларна маса M=m/ν
- ср. роднина енергия на едноатомни газови молекули Ek=3/2∙kT
- Основно уравнение на MKT P=nkT=1/3nm 0 υ 2
- Закон на Гей-Лусак (изобарен процес) V/T =конст
- Закон на Чарлз (изохоричен процес) P/T =конст
- Относителна влажност φ=P/P 0 ∙100%
- Вътр. идеална енергия. едноатомен газ U=3/2∙M/µ∙RT
- Газова работа A=P∙ΔV
- Закон на Бойл - Мариот (изотермичен процес) PV=const
- Количеството топлина по време на нагряване Q \u003d Cm (T 2 -T 1)
- Количеството топлина при топене Q=λm
- Количеството топлина при изпаряване Q=Lm
- Количеството топлина при изгаряне на гориво Q=qm
- Уравнението на състоянието на идеален газ е PV=m/M∙RT
- Първи закон на термодинамиката ΔU=A+Q
- Ефективност на топлинните двигатели η= (Q 1 - Q 2) / Q 1
- Идеална ефективност. двигатели (цикъл на Карно) η \u003d (T 1 - T 2) / T 1
- Закон на Кулон F=k∙q 1 ∙q 2 /R 2
- Сила на електрическото поле E=F/q
- Напрежение по имейл. поле на точков заряд E=k∙q/R 2
- Плътност на повърхностния заряд σ = q/S
- Напрежение по имейл. полета на безкрайната равнина E=2πkσ
- Диелектрична константа ε=E 0 /E
- Потенциална енергия на взаимодействие. заряди W= k∙q 1 q 2 /R
- Потенциал φ=W/q
- Потенциал на точков заряд φ=k∙q/R
- Напрежение U=A/q
- За еднородно електрическо поле U=E∙d
- Електрически капацитет C=q/U
- Капацитет на плосък кондензатор C=S∙ ε ∙ε 0/д
- Енергия на зареден кондензатор W=qU/2=q²/2С=CU²/2
- Ток I=q/t
- Съпротивление на проводника R=ρ∙ℓ/S
- Закон на Ом за участъка на веригата I=U/R
- Законите на последните съединения I 1 \u003d I 2 \u003d I, U 1 + U 2 \u003d U, R 1 + R 2 \u003d R
- Паралелни закони. конн. U 1 \u003d U 2 \u003d U, I 1 + I 2 \u003d I, 1 / R 1 + 1 / R 2 \u003d 1 / R
- Мощност на електрически ток P=I∙U
- Закон на Джаул-Ленц Q=I 2 Rt
- Закон на Ом за пълна верига I=ε/(R+r)
- Ток на късо съединение (R=0) I=ε/r
- Вектор на магнитна индукция B=Fmax/lℓ∙I
- Амперна сила Fa=IBℓsin α
- Сила на Лоренц Fл=Bqυsin α
- Магнитен поток Ф=BSсos α Ф=LI
- Закон за електромагнитната индукция Ei=ΔФ/Δt
- ЕМП на индукция в движещ се проводник Ei=Вℓ υ sinα
- ЕМП на самоиндукция Esi=-L∙ΔI/Δt
- Енергия магнитно поленамотки Wm=LI 2 /2
- Брой периоди на трептене. контур T=2π ∙√LC
- Индуктивно съпротивление X L =ωL=2πLν
- Капацитет Xc=1/ωC
- Текущата стойност на текущия Id \u003d Imax / √2,
- RMS напрежение Ud=Umax/√2
- Импеданс Z=√(Xc-X L) 2 +R 2
- Законът за пречупване на светлината n 21 \u003d n 2 / n 1 \u003d υ 1 / υ 2
- Индекс на пречупване n 21 = sin α/sin γ
- Формула за тънка леща 1/F=1/d + 1/f
- Оптична сила на лещата D=1/F
- макс. смущения: Δd=kλ,
- мин. смущения: Δd=(2k+1)λ/2
- Диференциална решетка d∙sin φ=k λ
- Формулата на Айнщайн за фотоелектричния ефект hν=Aout+Ek, Ek=U ze
- Червена граница на фотоелектричния ефект ν до = Aout/h
- Импулс на фотона P=mc=h/ λ=E/s
- не се пресичат;
- не е затворен;
- стабилен;
- крайната посока е същата като посоката на вектора;
- започва от $+ q$ или от безкрайност, завършва на $– q$;
- образуват се в близост до зарядите (където има по-голямо напрежение);
- перпендикулярно на повърхността на главния проводник.
Успешното, усърдно и отговорно изпълнение на тези три точки, както и отговорното изучаване на финалните тренировъчни тестове ще ви позволят да покажете отличен резултат на CT, максимума от това, на което сте способни.
Открихте грешка?
Ако смятате, че сте открили грешка в учебни материали, тогава моля, пишете за това на електронна поща(). В писмото посочете предмета (физика или математика), името или номера на темата или теста, номера на задачата или мястото в текста (страницата), където според вас има грешка. Също така опишете каква е предполагаемата грешка. Писмото ви няма да остане незабелязано, грешката или ще бъде коригирана, или ще ви бъде обяснено защо не е грешка.
електропроводимост
Електрическо съпротивление
Електрически импеданс
Електростатика- клон на учението за електричеството, изучаващ взаимодействието на неподвижни електрически заряди.
Между със същото имезаредени тела има електростатично (или кулоново) отблъскване и между различнозаредено - електростатично привличане. Феноменът на отблъскване на еднакви заряди е в основата на създаването на електроскоп - устройство за откриване на електрически заряди.
Електростатиката се основава на закона на Кулон. Този закон описва взаимодействието на точковите електрически заряди.
История
Основата на електростатиката е поставена от трудовете на Кулон (въпреки че десет години преди него Кавендиш получава същите резултати, дори с още по-голяма точност. Резултатите от работата на Кавендиш се съхраняват в семейния архив и са публикувани едва сто години по-късно) ; законът за електрическите взаимодействия, открит от последния, направи възможно на Грийн, Гаус и Поасон да създадат математически елегантна теория. Най-важната част от електростатиката е теорията за потенциала, създадена от Грийн и Гаус. Голяма част от експерименталните изследвания върху електростатиката са извършени от Рийс, чиито книги в миналото са били основната помощ при изучаването на тези явления.
Диелектричната константа
Намирането на стойността на диелектричния коефициент K на всяко вещество, коефициент, включен в почти всички формули, които трябва да се използват в електростатиката, може да се направи по много различни начини. Най-често използваните методи са следните.
1) Сравнение на електрическия капацитет на два кондензатора с еднакъв размер и форма, но единият има изолационен слой от въздух, а другият има слой от изпитвания диелектрик.
2) Сравнение на привличането между повърхностите на кондензатора, когато към тези повърхности се съобщава определена потенциална разлика, но в един случай има въздух между тях (сила на привличане \u003d F 0), в другия случай - тестовият течен изолатор (сила на привличане \u003d F). Диелектричният коефициент се намира по формулата:
3) Наблюдения на електрически вълни (виж Електрически трептения), разпространяващи се по жици. Според теорията на Максуел скоростта на разпространение на електрическите вълни по жиците се изразява с формулата
където K означава диелектричния коефициент на средата, заобикаляща жицата, μ означава магнитната пропускливост на тази среда. Възможно е да се зададе μ = 1 за по-голямата част от телата и следователно се оказва
Обикновено се сравняват дължините на стоящите електрически вълни, възникващи в части от една и съща жица във въздуха и в изпитвания диелектрик (течност). След като определихме тези дължини λ 0 и λ, получаваме K = λ 0 2 / λ 2. Според теорията на Максуел следва, че когато електрическо поле се възбуди във всяко изолиращо вещество, вътре в това вещество възникват специални деформации. По дължината на индукционните тръби изолационната среда е поляризирана. В нея възникват електрически премествания, които могат да бъдат оприличени на движенията на положителното електричество по посока на осите на тези тръби, като през всяко напречно сечение на тръбата преминава количество електричество, равно на
Теорията на Максуел позволява да се намерят изрази за онези вътрешни сили (сили на напрежение и натиск), които се появяват в диелектриците, когато в тях се възбуди електрическо поле. Този въпрос е разгледан за първи път от самия Максуел, а по-късно и по-задълбочено от Хелмхолц. По-нататъшното развитие на теорията на този въпрос и теорията на електрострикцията (т.е. теория, която разглежда явления, които зависят от появата на специални напрежения в диелектриците, когато в тях се възбужда електрическо поле) принадлежи на трудовете на Лорберг, Кирхоф, П. Дюхем, Н. Н. Шилер и някои други.
Гранични условия
Нека завършим това обобщение на най-важното от отдела за електрострикция с разглеждане на въпроса за пречупването на индукционните тръби. Представете си два диелектрика в електрическо поле, разделени един от друг с някаква повърхност S, с диелектрични коефициенти K 1 и K 2 .
Нека в точките P 1 и P 2, разположени безкрайно близо до повърхността S от двете страни, величините на потенциалите се изразяват чрез V 1 и V 2, а големината на силите, изпитвани от единицата положително електричество, поставена в тези точки през F 1 и F 2. Тогава за точка P, лежаща върху самата повърхност S, трябва да бъде V 1 = V 2,
ако ds представлява безкрайно малко преместване по линията на пресичане на допирателната равнина към повърхността S в точка P с равнина, минаваща през нормалата към повърхността в тази точка и през посоката на електрическата сила в нея. От друга страна, трябва да бъде
Означаваме с ε 2 ъгъла, образуван от силата F2 с нормалата n2 (вътре във втория диелектрик), и през ε 1 ъгълът, образуван от силата F 1 със същата нормала n 2 След това, използвайки формули (31) и (30 ), намираме
И така, на повърхността, разделяща два диелектрика един от друг, електрическата сила претърпява промяна в посоката си, подобно на светлинен лъч, влизащ от една среда в друга. Това следствие от теорията е оправдано от опита.
Вижте също
Литература
Връзки
Шпаргалка с формули по физика за изпита
и не само (може да са необходими 7, 8, 9, 10 и 11 класове).
За начало картина, която може да бъде отпечатана в компактна форма.
Механика
X=X0 + υ 0∙t+(a∙t 2)/2 S=( υ 2 -υ 0 2) /2а S=( υ +υ 0) ∙t /2
Молекулярна физика и термодинамика
Електростатика и електродинамика - формули във физиката
Оптика
Квантовата физика
Физика на атомното ядро
Определение 1
Електростатиката е обширен дял от електродинамиката, който изучава и описва електрически заредени тела в покой в определена система.
На практика има два вида електростатични заряди: положителни (стъкло върху коприна) и отрицателни (ебонит върху вълна). Елементарният заряд е минималният заряд ($e = 1,6 ∙10^( -19)$ C). Зарядът на всяко физическо тяло е кратен на целия брой елементарни заряди: $q = Ne$.
Наелектризирането на материалните тела е преразпределение на заряда между телата. Методи на наелектризиране: допир, триене и въздействие.
Законът за запазване на електрическия положителен заряд - в затворена концепция алгебричната сума на зарядите на всички елементарни частици остава стабилна и непроменена. $q_1 + q _2 + q _3 + …..+ q_n = const$. Тестовият заряд в този случай е точков положителен заряд.
Закон на Кулон
Този закон е установен експериментално през 1785 г. Според тази теория силата на взаимодействие на два точкови заряда в покой в среда винаги е право пропорционална на произведението на положителните модули и обратно пропорционална на квадрата на общото разстояние между тях.
Електрическото поле е уникален вид материя, която взаимодейства между стабилни електрически заряди, образува се около заряди, засяга само заряди.
Такъв процес на елементи с фиксирана точка е изцяло подчинен на третия закон на Нютон и се счита за резултат от отблъскване на частици една от друга със същата сила на привличане една към друга. Връзката на стабилните електрически заряди в електростатиката се нарича взаимодействие на Кулон.
Законът на Кулон е доста справедлив и точен за заредени материални тела, равномерно заредени топки и сфери. В този случай разстоянията се приемат главно като параметри на центровете на пространствата. На практика този закон се изпълнява добре и бързо, ако величините на заредените тела са много по-малки от разстоянието между тях.
Забележка 1
Проводниците и диелектриците също действат в електрическо поле.
Първите представляват вещества, съдържащи свободни носители на електромагнитен заряд. Вътре в проводника може да възникне свободно движение на електрони. Тези елементи включват разтвори, метали и различни стопилки на електролити, идеални газове и плазма.
Диелектриците са вещества, в които не може да има свободни носители на електрически заряд. Свободното движение на електрони в самите диелектрици е невъзможно, тъй като през тях не протича електрически ток. Именно тези физически частици имат пропускливост, която не е равна на диелектричната единица.
Силови линии и електростатика
Силовите линии на първоначалната сила на електрическото поле са непрекъснати линии, допирателните точки към които във всяка среда, през която преминават, напълно съвпадат с оста на напрежение.
Основните характеристики на силовите линии:
Определение 2
Разликата в електрическите потенциали или напрежение (Ф или $U$) е големината на потенциалите в началната и крайната точка на траекторията на положителния заряд. Колкото по-малко се променя потенциалът по пътя, толкова по-ниска е силата на полето в резултат.
Напрегнатостта на електрическото поле винаги е насочена в посока на намаляване на първоначалния потенциал.
Фигура 2. Потенциална енергия на система от електрически заряди. Author24 - онлайн обмен на студентски работи
Електрическият капацитет характеризира способността на всеки проводник да натрупа необходимия електрически заряд върху собствената си повърхност.
Този параметър не зависи от електрическия заряд, но може да бъде повлиян от геометричните размери на проводниците, тяхната форма, местоположение и свойства на средата между елементите.
Кондензаторът е универсално електрическо устройство, което помага бързо да се натрупа електрически заряд, за да се прехвърли към верига.
Електрическо поле и неговата интензивност
Според съвременните идеи на учените електрическите стабилни заряди не влияят пряко един на друг. Всеки зареден физическо тялов електростатиката създава електрическо поле в околната среда. Този процес има силен ефект върху други заредени вещества. Основното свойство на електрическото поле е да действа върху точковите заряди с определена сила. По този начин взаимодействието на положително заредените частици се осъществява чрез полетата, които обграждат заредените елементи.
Това явление може да се изследва с помощта на така наречения тестов заряд - малък електрически заряд, който не внася значително преразпределение на изследваните заряди. За количествено откриване на полето се въвежда силова характеристика - напрегнатостта на електрическото поле.
Интензитетът се нарича физически показател, който е равен на отношението на силата, с която полето действа върху пробния заряд, поставен в дадена точка на полето, към големината на самия заряд.
Напрегнатостта на електрическото поле е векторна физична величина. Посоката на вектора в този случай съвпада във всяка материална точка от околното пространство с посоката на силата, действаща върху положителния заряд. Електрическото поле на елементи, които не се променят с времето и са неподвижни, се счита за електростатично.
За разбиране на електрическото поле се използват силови линии, които са начертани по такъв начин, че посоката на главната ос на напрежение във всяка система съвпада с посоката на допирателната към точката.
Потенциална разлика в електростатиката
Електростатичното поле включва едно важно свойство: работата на силите на всички движещи се частици при преместване на точков заряд от една точка на полето в друга не зависи от посоката на траекторията, а се определя единствено от позицията на първоначалния и крайните редове и параметъра за зареждане.
Резултатът от независимостта на работата от формата на движение на зарядите е следното твърдение: функционалът на силите на електростатичното поле по време на трансформацията на заряда по всяка затворена траектория винаги е равен на нула.
Фигура 4. Потенциал на електростатичното поле. Author24 - онлайн обмен на студентски работи
Свойството потенциалност на електростатичното поле помага да се въведе понятието потенциал и вътрешна енергия на заряда. И физическият параметър, равен на съотношението на потенциалната енергия в полето към големината на този заряд, се нарича постоянен потенциал на електрическото поле.
В много сложни проблеми на електростатиката, когато се определят потенциали извън референтна материална точка, където големината на потенциалната енергия и самият потенциал изчезват, е удобно да се използва безкрайно отдалечена точка. В този случай значението на потенциала се определя по следния начин: потенциалът на електрическото поле във всяка точка на пространството е равен на работата, която вътрешните сили извършват, когато положителен единичен заряд се отстрани от дадена система до безкрайност.