Поток вектора напряжённости равен
воскресенье, 23 марта 2008 г.
14
Рассмотрим поле, создаваемое бесконечной однородной заряженной плоскостью. Пусть поверхностная плотность заряда плоскости одинакова и равна σ. Представим себе мысленно цилиндр с образующими, перпендикулярными к плоскости, и основанием ΔS, расположенным относительно плоскости симметрично. В силу симметрии 
Поток вектора напряжённости равен
Поток вектора напряжённости равен
Для наглядного представления электрического поля используют силовые линии. Эти линии проводятся так, чтобы направление вектора в каждой точке совпадало с направлением касательной к силовой линии (рис. 1.2.1). При изображении электрического поля с помощью силовых линий, их густота должна быть пропорциональна модулю вектора напряженности поля.
9
Напряжённость электрического по́ля — векторная характеристика электрического поля в данной точке, равная отношению силы , действующей на пробный заряд, помещенный в данную точку поля, к величине этого заряда q:
E = F/q.
Единицы измерения напряженности с системе СИ [E]: 1 В/м = 1 Дж/(м*Кл) = 1 Н/м.
E = F/q.
Единицы измерения напряженности с системе СИ [E]: 1 В/м = 1 Дж/(м*Кл) = 1 Н/м.
8
Электрическое поле — особая форма поля, существующая вокруг тел или частиц, обладающих электрическим зарядом, а также в свободном виде в электромагнитных волнах. Электрическое поле непосредственно невидимо, но может наблюдаться по его действию и с помощью приборов. Основным действием электрического поля является ускорение тел или частиц, обладающих электрическим зарядом.
Основным действием электрического поля является силовое воздействие на неподвижные (относительно наблюдателя) электрически заряженные тела или частицы. Если заряженное тело фиксировано в пространстве, то оно под действием силы не ускоряется. На движущиеся заряды силовое воздействие оказывает и магнитное.
Для того, чтобы создать электрическое поле, необходимо создать электрический заряд. Натрите какой-нибудь диэлектрик о шерсть или что-нибудь подобное, например, пластиковую ручку о собственные волосы. На ручке создастся заряд, а вокруг — электрическое поле. Заряженная ручка будет притягивать к себе мелкие обрывки бумаги. Если натирать о шерсть предмет большей ширины, например, резиновую ленту, то в темноте можно будет видеть мелкие искры, возникающие вследствие электрических разрядов.
Электрическое поле часто возникает возле телевизионного экрана при включении или выключении телеприёмника
Основным действием электрического поля является силовое воздействие на неподвижные (относительно наблюдателя) электрически заряженные тела или частицы. Если заряженное тело фиксировано в пространстве, то оно под действием силы не ускоряется. На движущиеся заряды силовое воздействие оказывает и магнитное.
Для того, чтобы создать электрическое поле, необходимо создать электрический заряд. Натрите какой-нибудь диэлектрик о шерсть или что-нибудь подобное, например, пластиковую ручку о собственные волосы. На ручке создастся заряд, а вокруг — электрическое поле. Заряженная ручка будет притягивать к себе мелкие обрывки бумаги. Если натирать о шерсть предмет большей ширины, например, резиновую ленту, то в темноте можно будет видеть мелкие искры, возникающие вследствие электрических разрядов.
Электрическое поле часто возникает возле телевизионного экрана при включении или выключении телеприёмника
7
Относи́тельная диэлектри́ческая проница́емость (диэлектрическая постоянная) среды ε — безразмерная величина, характеризующая свойства изолирующей(диэлектрической) среды. Она показывает, во сколько раз взаимодействие между зарядами в однородной среде меньше, чем в вакууме.
Закон Кулона с учетом проницаемости среды:
F = (1/(4pee0)) * Qq/r2
ε0 = 8.85 •10-12 Ф/м.
Закон Кулона с учетом проницаемости среды:
F = (1/(4pee0)) * Qq/r2
ε0 = 8.85 •10-12 Ф/м.
6
Экспериментальным путем установили, что кулоновская сила действует по
прямой, соединяющей центры зарядов. Кулоновская сила подчиняется III закону
Ньютона: заряды взаимодействуют друг с другом с силами, равными по модулю,
природа этих сил одна и та же, и эти силы приложены к разным телам.
Оказывается результирующая сила, действующая на заряд q со стороны нескольких зарядов q1q2…qn равна векторной сумме всех кулоновских сил, создаваемых каждым зарядом.
прямой, соединяющей центры зарядов. Кулоновская сила подчиняется III закону
Ньютона: заряды взаимодействуют друг с другом с силами, равными по модулю,
природа этих сил одна и та же, и эти силы приложены к разным телам.
Оказывается результирующая сила, действующая на заряд q со стороны нескольких зарядов q1q2…qn равна векторной сумме всех кулоновских сил, создаваемых каждым зарядом.
5
Зако́н Куло́на — это закон о взаимодействии точечных электрических зарядов.
Закон Кулона количественно описывает взаимодействие заряженных тел. Он является фундаментальным законом, то есть установлен при помощи эксперимента и не следует ни из какого другого закона природы. Он сформулирован для неподвижных точечных зарядов в вакууме. В реальности точечных зарядов не существует, но такими можно считать заряды, размеры которых значительно меньше расстояния между ними. Сила взаимодействия в воздухе почти не отличается от силы взаимодействия в вакууме (она слабее менее чем на одну тысячную).
Шарль Огюстен Кулон использовал для определения силы взаимодействия зарядов крутильные весы, которые состоят из палочки, подвешенной на проволочке. На одном конце палочки был закреплён бузиновый шарик, на другом - противовес; ещё один такой же бузиновый шарик был закреплён на крышке весов. Его достали, зарядили, привели в соприкосновение с первым шариком, в результате чего оба шарика приобрели заряд одного знака и стали отталкиваться, при этом проволока весов закрутилась на угол α1. После этого шарики сблизили до угла α2= α1/2, при этом верхний конец нити пришлось повернуть на 7/2α1, то есть общий угол закручивания нити составил 4α1. Так как сила, упругости при деформации кручения прямо пропорциональна углу закручивания, то она увеличилась в 4 раза, следовательно, увеличилась в 4 раза и сила отталкивания. Углы закручивания были малыми, поэтому расстояние между шариками уменьшилось во столько же раз, во сколько и угол, то есть в 2 раза. Отсюда следует, что сила взаимодействия зарядов обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. После этого одного из шариков касались таким же незаряженным, заряд уменьшался в 2 раза, во столько же раз уменьшалась и сила взаимодействия, следовательно, она прямо пропорциональна произведению зарядов. Обобщив эти выводы, в 1785 году Кулон установил:
Сила взаимодействия двух точечных неподвижных заряженных тел в вакууме прямо пропорциональна произведению модулей зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.
Важно отметить, что для того, чтобы закон был верен, необходимы:
точечность зарядов — то есть расстояние между заряженными телами много больше их размеров.
их неподвижность. Иначе уже надо учитывать возникающее магнитное поле движущегося заряда.
В векторном виде закон записывается следующим образом:
где — сила, с которой заряд 1 действует на заряд 2; q1,q2 — величина зарядов; — радиус-вектор (вектор, направленный от заряда 1 к заряду 2, и равный, по модулю, расстоянию между зарядами — r12); k — коэффициент пропорциональности.
Закон Кулона количественно описывает взаимодействие заряженных тел. Он является фундаментальным законом, то есть установлен при помощи эксперимента и не следует ни из какого другого закона природы. Он сформулирован для неподвижных точечных зарядов в вакууме. В реальности точечных зарядов не существует, но такими можно считать заряды, размеры которых значительно меньше расстояния между ними. Сила взаимодействия в воздухе почти не отличается от силы взаимодействия в вакууме (она слабее менее чем на одну тысячную).
Шарль Огюстен Кулон использовал для определения силы взаимодействия зарядов крутильные весы, которые состоят из палочки, подвешенной на проволочке. На одном конце палочки был закреплён бузиновый шарик, на другом - противовес; ещё один такой же бузиновый шарик был закреплён на крышке весов. Его достали, зарядили, привели в соприкосновение с первым шариком, в результате чего оба шарика приобрели заряд одного знака и стали отталкиваться, при этом проволока весов закрутилась на угол α1. После этого шарики сблизили до угла α2= α1/2, при этом верхний конец нити пришлось повернуть на 7/2α1, то есть общий угол закручивания нити составил 4α1. Так как сила, упругости при деформации кручения прямо пропорциональна углу закручивания, то она увеличилась в 4 раза, следовательно, увеличилась в 4 раза и сила отталкивания. Углы закручивания были малыми, поэтому расстояние между шариками уменьшилось во столько же раз, во сколько и угол, то есть в 2 раза. Отсюда следует, что сила взаимодействия зарядов обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. После этого одного из шариков касались таким же незаряженным, заряд уменьшался в 2 раза, во столько же раз уменьшалась и сила взаимодействия, следовательно, она прямо пропорциональна произведению зарядов. Обобщив эти выводы, в 1785 году Кулон установил:
Сила взаимодействия двух точечных неподвижных заряженных тел в вакууме прямо пропорциональна произведению модулей зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.
Важно отметить, что для того, чтобы закон был верен, необходимы:
точечность зарядов — то есть расстояние между заряженными телами много больше их размеров.
их неподвижность. Иначе уже надо учитывать возникающее магнитное поле движущегося заряда.
В векторном виде закон записывается следующим образом:
где — сила, с которой заряд 1 действует на заряд 2; q1,q2 — величина зарядов; — радиус-вектор (вектор, направленный от заряда 1 к заряду 2, и равный, по модулю, расстоянию между зарядами — r12); k — коэффициент пропорциональности.
4
Опыт Иоффе-Милликена.
Цель опыта: обнаружить элементарный электрический заряд.
Опыт: Маленькая капелька масла облучается светом (ультрафиолетовыми лучами). В результате фотоэффекта она приобретает электрический заряд. Сила тяжести уравновешивается электрической силой. По результатам опыта можно рассчитать отношение заряда частицы, выбиваемой с поверхности тела, к ее массе (удельный заряд).
Результат: - удельный заряд электрона. Делимость заряда!
Величина "е" - элементарный заряд. В СИ е=1,6.10-19 Кл Такой заряд имеет электрон (-), протон (+), другие заряженные элементарные частицы.
Любой электрический заряд, больший элементарного, выражается целым числом элементарных зарядов. Не существует (в рамках классической электродинамики) заряда, выраженного дробным числом элементарных зарядов. Т.е. q=Ne.
Определили, что e=1,6× 10-19 Кл; q = ± Ne, где e — элементарный заряд, N = 1, 2, 3 ....
Цель опыта: обнаружить элементарный электрический заряд.
Опыт: Маленькая капелька масла облучается светом (ультрафиолетовыми лучами). В результате фотоэффекта она приобретает электрический заряд. Сила тяжести уравновешивается электрической силой. По результатам опыта можно рассчитать отношение заряда частицы, выбиваемой с поверхности тела, к ее массе (удельный заряд).
Результат: - удельный заряд электрона. Делимость заряда!
Величина "е" - элементарный заряд. В СИ е=1,6.10-19 Кл Такой заряд имеет электрон (-), протон (+), другие заряженные элементарные частицы.
Любой электрический заряд, больший элементарного, выражается целым числом элементарных зарядов. Не существует (в рамках классической электродинамики) заряда, выраженного дробным числом элементарных зарядов. Т.е. q=Ne.
Определили, что e=1,6× 10-19 Кл; q = ± Ne, где e — элементарный заряд, N = 1, 2, 3 ....
3
Поверхностная плотность заряда - предел, к которому стремится отношение электрического заряда к площади, на которой этот заряд расположен, при условии, что площадь стремится к нулю.
Поверхностная плотность заряда s = q/S
2
2. Существуют несколько способов электризации: соприкосновением и последующим
разделением тел, индукцией, деформацией, нагреванием и др.
Закон сохранения электрического заряда гласит, что алгебраическая сумма зарядов электрически замкнутой системы, сохраняется.
разделением тел, индукцией, деформацией, нагреванием и др.
Закон сохранения электрического заряда гласит, что алгебраическая сумма зарядов электрически замкнутой системы, сохраняется.
1 билет
Схема опытов Резерфорда и его учеников Гейгера и Марсдена изображена на рис.1.Внутри герметичной камеры, в которой был создан высокий вакуум, находился свинцовый контейнер с радиоактивным элементом, испускавшим a-частицы. Узкий пучок частиц падал перпендикулярно на поверхность металлической (золотой) фольги, толщиной около 1 мкм (10-6м). Регистрация частиц производилась по вспышкам света (сцинтилляциям), вызываемыми ими на экране, покрытом люминофором. Экран был укреплен перед объективом на корпусе микроскопа, с помощью которого визуально наблюдали сцинтилляции и подсчитывали их число. Так определяли количество частиц, движущихся по данному направлению после их взаимодействия с атомами вещества. Микроскоп вместе с экраном мог вращаться вокруг вертикальной оси, походящей через центр камеры, для регистрации рассеянных атомами фольги частиц.
На рисунке: 1- атом золота, 2- a-частицы
Результаты опытов Резерфорда:
1.большинство частиц проходит через атомы вещества. не рассеиваясь (как через "пустоту");
2.с увеличением угла рассеяния число отклонившихся от первоначального направления частиц резко уменьшается;
3.имеются отдельные частицы, отбрасываемые атомами назад, против их первоначального движения (как мяч от стенки).
Резерфорд вывел формулу, по которой можно рассчитать количество a-частиц, рассеянных под определенными углами. В эту формулу входит характеристический параметр "d ", являющийся поперечным размером образований, отклоняющих частицы.
Для совпадения расчетов с результатами опытов это параметр должен быть порядка 10-13 см. Атомы имеют диаметр 10-8 см, т.е. на пять порядков выше. Следовательно, в атоме имеется область занимающая ничтожно малую часть атома, которая и отклоняет частицы на большие углы вплоть до 1800.
Подписаться на:
Сообщения (Atom)