Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ:  Археология Биология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия ЭкологияТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву 
Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Напряженность электрического поляСтр 1 из 5Следующая ⇒
СОДЕРЖАНИЕ ТЕОРИИ
Теория
Закон Кулона
Рис. 3 Направление вектора напряженности | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Напряженность поля | q - электрический заряд (Кл, Кулон)
 – напряженность (В/м)
 – сила кулоновского взаимодействия (Н, Ньютон)
 , U – потенциал, разность потенциалов (В, Вольт)
r – расстояние между электрическими зарядами, (м)
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Силовые линии напряженностиэлектрического поля – непрерывные линии, касательные к которым в каждой точке, через которые они проходят, совпадают с вектором напряженности. Свойства силовых линий: - не замкнуты; - не пересекаются; - непрерывны; - направление совпадает с направлением вектора напряжённости; - начало на + q или в бесконечности, конец на – q или в бесконечности; - гуще вблизи зарядов (где больше напряжённость). - перпендикулярны поверхности проводника
Рис. 4 Картины силовых линий электростатического поля Рис.4 а) Картина силовых линий однородного электрического поля Рис.4 б) Картина силовых линий положительного точечного заряда Рис.4 в) Картина силовых линий отрицательного точечного заряда Рис. 5 Напряженность электрического поля проводящей сферы или шара
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Принцип суперпозиции полей - если в данной точке пространства различные заряды создают электрические поля напряженности, которых
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
Принцип суперпозиции полей | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Рис. 6 Принцип суперпозиции полей: а) двух положительных зарядов б) двух отрицательных зарядов в) положительного и отрицательного зарядов | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
, действующая на заряд q, равна векторной сумме сил, действующих на него со стороны каждого из других зарядов в отдельности (рис.2).
, действующая на заряд q
-электрическая постоянная
- коэффициент пропорциональности в законе Кулона 
– диэлектрическая проницаемость среды
– диэлектрическая проницаемость среды – табличная величина, показывающая, во сколько раз электрическое взаимодействие в среде уменьшается по сравнению с вакуумом. 
, 
, 
… и т.д., то результирующая напряженность поля в этой точке равна векторной сумме напряжённостей отдельных полей.
Рис. 7 Потенциал электрического поля проводящей сферы или шара
Эквипотенциальные поверхности - поверхности, все точки которых имеют одинаковый потенциал. Они равноудалены от заряженных тел и обычно повторяют их форму. Эквипотенциальные поверхности перпендикулярны силовым линиям.
Электроемкость
Конденсатор – это два проводника, разделенных слоем диэлектрика, который служит для накопления заряда.
Рис. 8 Конденсатор
Плоский конденсатор - система двух разноименно заряженных пластин.
Соединение конденсаторов
| Последовательное соединение | Параллельное соединение | |
| Схема | 
| 
|
| Напряжение | 
| 
|
| Заряд | 
| 
|
| Электроемкость | 
| 
|
Электрический ток
| Электрический ток — это направленное движение заряженных частиц, при котором происходит перенос заряда из одних областей пространства в другие. · Электрический ток может возникать в самых различных средах: твёрдых телах, жидкостях, газах. Порой и среды никакой не нужно — ток может существовать даже в вакууме! · Направлением тока принято считать направление движения положительных зарядов. Попросту говоря, по соглашению ток течёт от «плюса» к «минусу»
Рис. 9 Направление тока в цепи. · По графику зависимости I (t) можно вычислить заряд, прошедший по цепи за интервал времени от t = t 1 до t = t 2. Он численно равен площади фигуры, ограниченной графиком функции I (t), осью t и вертикальными прямыми t = t 1 и t = t 2.
Рис. 10 График зависимости I (t) · Если сила тока и его направленность не меняются со временем, то он называется постоянным током. Для постоянного тока:
| ||
| Сила тока | I – сила тока (А, Ампер) t – время (с, секунда) q – электрический заряд (Кл, Кулон) |
|
АМПЕРМЕТР – прибор для измерения силы электрического тока.
Рис. 11 Амперметры
Рис. 12 Схематическое изображение амперметра | ||
Напряжение. Закон Ома
| Напряжение – (U) равно отношению работы электрического поля по перемещению заряда к величине перемещаемого заряда на участке цепи.
Рис. 13 Напряжение | |||||
|
|
Напряжение
| q – электрический заряд (Кл, Кулон) U – напряжение (В, Вольт) А - работа (Дж, Джоуль) | |||
| · 1 Вольт равен электрическому напряжению на участке цепи, где при протекании заряда, 1 В = 1 Дж/1 Кл. · ВОЛЬТМЕТР - прибор для измерения электродвижущей силы и напряжения в электрической цепи.
Рис. 14 Вольтметры
Рис. 15 Схематическое изображение вольтметра | |||||
| Закон Ома для участка цепи - сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению на этом участке и обратно пропорциональна сопротивлению участка. Закон Ома оказался справедливым не только для металлов, но и для растворов электролитов.
Рис. 16 Вольт-амперная характеристика металлического проводника
| |||||
|
Закон Ома | I – сила тока (А, Ампер) U – напряжение (В, Вольт) R – сопротивление (Ом) | |||
Рис.17 Резисторы
Рис.18 Схематическое изображение резистора
Реоста́т (потенциометр) служащих для регулировки и получения требуемой величины сопротивления. Как правило, состоит из проводящего элемента с устройством регулирования электрического сопротивления. Изменение сопротивления может осуществляться как плавно, так и ступенчато.
Рис.19 Реостаты
Рис.20 Схематическое изображение реостата
Сопротивление
R – сопротивление (Ом)
– удельное сопротивление проводника (Ом∙м)
l – длина проводника (м, метр)
S – площадь поперечного сечения проводника (м2)
Полная цепь содержит источник тока. Для его функционирования необходима сторонняя сила - сила любой природы (кроме электрической), которая разделяет заряды внутри источника тока. Сторонние силы бывают механические, магнитные, химические, световые, тепловые.
Электродвижущая сила ξ (В) характеризует работу сторонних сил по перемещению зарядов внутри проводника:
Закон Ома для полной цепи:
Закон Ома для полной цепи
I – сила тока (А, Ампер)
U – напряжение (В, Вольт)
R – сопротивление (Ом)
– ЭДС (В, Вольт)
r – внутреннее сопротивление (Ом)
ЭДС источника
Напряжение на внешней цепи
КПД источника тока
Мы видим из формулы закона Ома, что в реальной цепи будет U < E — ведь E умножается на дробь, меньшую единицы. Но есть два случая, когда U = E.
1. Идеальный источник тока. Так называется источник с нулевым внутренним сопротивлением. При r = 0 формула даёт U = E.
2. Разомкнутая цепь. Рассмотрим источник тока сам по себе, вне электрической цепи. В
этом случае можно считать, что внешнее сопротивление бесконечно велико: R = 1. Тогда
величина R + r неотличима от R, и формула снова даёт нам U = E.
Смысл этого результата прост: если источник не подключён к цепи, то идеальный вольт-метр, подсоединённый к полюсам источника, покажет его ЭДС.
Соединение проводников
Рис.21 Графическое изображение некоторых элементов электрической цепи
· Есть два основных способа соединения проводников друг с другом — это последовательное и параллельное соединения. Различные комбинации последовательного и параллельного соединений приводят к смешанному соединению проводников.
· При последовательном соединении проводников конец каждого проводника соединяется с началом следующего за ним проводника.
Рис.22 Последовательное соединение
· При параллельном соединении проводников их начала подсоединяются к одной точке цепи, а концы — к другой точке.
Рис.23 Параллельное соединение
· Смешанное соединение проводников, как следует из названия, может являться совокупностью любых комбинаций последовательного и параллельного соединений, причём в состав этих со-единений могут входить как отдельные резисторы, так и более сложные составные участки. Расчёт смешанного соединения опирается на уже известные свойства последовательного и параллельного соединений. Ничего нового тут уже нет: нужно только аккуратно расчленить данную схему на более простые участки, соединённые последовательно или параллельно.
Рис.24 Смешанное соединение
Формулы параллельного и последовательного соединения проводников:
| |||||||||||||||||||||||||||||||||
Рис.25 Участок цепи
За время t по нашему участку проходит заряд q = It. Заряд перемещается стационарным электрическим полем, которое совершает при этом работу:
A = Uq = UIt
Как вы помните, мощностью называется отношение работы ко времени её совершения. В частности, мощность тока — это отношение работы тока ко времени, за которое эта работа совершена:
I – сила тока (А, Ампер)
U – напряжение (В, Вольт)
R – сопротивление (Ом)
Q – количество теплоты (Дж, Джоуль)
А - работа (Дж, Джоуль)
Р – мощность (Вт, Ватт)
t – время (с, секунда)
Магнитное поле
Магнитное поле — это форма материи, окружающей движущиеся электрические заряды. Магнитное поле окружает проводники с током.
Магнитные поля обладают рядом свойств:
· Движущиеся ускоренно электрические заряды создают в окружающем пространстве магнитное поле;
· На движущиеся заряды со стороны магнитного поля действует сила, перпендикулярная направлению движения;
· Силовые линии магнитного поля непрерывны и имеют вихревой характер, не имеют, в отличие от силовых линий электрического поля, начала и конца;
Геометрическое представление о магнитном поле можно получить, если разместить в разных точках пространства очень маленькие стрелки компаса (железные опилки). Опыт показывает, что стрелки выстроятся вдоль определённых линий — так называемых линий магнитного поля.
а)  б)  в) 
рис.26 Магнитное поле: а)прямолинейный проводник с током, б) круговой виток проводника с током, в) катушка с током
Дадим определение этого понятия в виде следующих трёх пунктов.
1. Линии магнитного поля, или линии магнитной индукции — это линии, касательные к которым в любой точке пространства совпадают с направлением вектора магнитной индукции  (Тл) (вектор магнитной индукции – силовая характеристика магнитного поля).
2. Направлением линии магнитного поля считается направление северных концов стрелок
компаса, расположенных в точках данной линии (рис.27).
3. Чем гуще идут линии, тем сильнее магнитное поле в данной области пространства.
 
Рис.27 Поле постоянного магнита
Способы определения направления вектора магнитной индукции:
1. С помощью постоянных магнитов:
· направление вектора магнитной индукции совпадает с направлением на север магнитной стрелки (рис.27)
· в пространстве между полюсами постоянного магнита вектор магнитной индукции выходит из северного полюса
Рис.28 Постоянный магнит
2. Для проводника с током следует применять правило буравчика: - если направление поступательного движения буравчика совпадает с направлением тока в проводнике, то направление вращения ручки буравчика совпадает с направлением линий магнитного поля.
Рис.29 Правило Буравчика.
  3. При определении направления вектора магнитной индукции для витка с током следует применять следствия из правила Буравчика:
· Если ток по витку идет по часовой стрелке, то вектор магнитной индукции направлен вниз
· Если по витку ток идет против часовой стрелки, то вектор магнитной индукции направлен вверх
3. Для определения направления линий магнитного поля соленоида удобнее пользоваться правилом правой руки – если обхватить соленоид ладонью правой руки, направив четыре пальца по направлению тока в витках, то оттопыренный большой палец покажет направление линий магнитного поля внутри соленоида.
Рис. 30 Правило правой руки.
Примечание: Катушка получится, если плотно, виток к витку, намотать провод в достаточно длинную спираль (рис. 31). В катушке может быть несколько десятков, сотен или даже тысяч витков. Катушка называется ещё соленоидом.
Рис. 31 Соленоид.
|
Сила Ампера
| Сила, действующая на проводник с током в магнитном поле, называется силой Ампера. · Направление силы Ампера можно определить по правилу левой руки - если ладонь левой руки расположить так, чтобы магнитные линии входили в ладонь, а четыре вытянутых пальца направить по току в проводнике, то большой палец, отставленный на 90°, покажет направление силы Ампера, действующей на этот проводник в данном магнитном поле.
Рис.32 Определение силы Ампера · Величину силы Ампера определяет закон Ампера: сила | ||
| Сила Ампера |  – сила Ампера (Н, Ньютон)
 – вектор магнитной индукции (Тл, Тесла)
 – длина проводника (м, метр)
 – сила тока (А, ампер)
|
Сила Лоренца
| Сила, с которой магнитное поле действует на движущийся в нем заряд, называется силой Лоренца. Определить направление силы Лоренца можно тоже по правилу левой руки: если ладонь левой руки расположить так, чтобы магнитные линии входили в нее, а четыре вытянутых пальца направить по направлению движения положительного заряда (или против направления движения отрицательного заряда), то большой палец, отставленный на 90°, покажет направление силы Лоренца. (Для отрицательного заряда направление силы Лоренца будет противоположным)
Рис.33 Определение силы Лоренца Сила Лоренца | ||
| Сила Лоренца |
m – масса частицы (кг) r – радиус описанной окружности (м, метр)
|
| Радиус описанной окружности при движении частицы в магнитном поле | |
|
Рис.34 Движение частицы в магнитном поле | ||
, действующая на заряд q, движущийся в однородном магнитном поле, равна произведению индукции этого поля 
и на синус угла 
между направлением магнитного поля и направлением движения заряда.Рис.38 Магнитный поток
Магнитный поток
– магнитный поток (Вб, Вебер)
– вектор магнитной индукции (Тл, Тесла)
S – площадь поверхности (м2)
Итак, при изменении магнитного потока, проходящего через контур, на свободные заряды в контуре действуют некоторые силы — сторонние силы, вызывающие движение зарядов (электрический ток). Работа, которую совершают эти силы, чтобы переместить электрический заряд по контуру – названа ЭДС (электродвижущая сила).
Закон электромагнитной индукции Фарадея. При изменении магнитного потока, пронизывающего контур, в этом контуре возникает ЭДС индукции, равная модулю скорости изменения магнитного потока
Магнитный поток
L – индуктивность катушки (Гн, Генри)
– длина проводника (м, метр)
– магнитный поток (Вб, Вебер)
– сила тока (А, ампер)
– время (с, секунда)
ЭДС самоиндукции
Энергия магнитного поля
- Энергия магнитного поля (Дж, Джоуль)
L – индуктивность катушки (Гн, Генри)
– сила тока (А, ампер)
Колебательный контур
| Электромагнитные колебания — это периодические изменения заряда, силы тока и напряжения, происходящие в электрической цепи.Простейшей системой для наблюдения электро-магнитных колебаний служитколебательный контур. Колебательный контур — (рис.39), это замкнутый контур, образованный последовательно соединёнными конденсатором и катушкой.
Рис.39 Колебательный контур Зарядим конденсатор, подключим к нему катушку и замкнём цепь. Начнут происходить свободные электромагнитные колебания — периодические изменения заряда на конденсаторе и тока в катушке. Свободными, напомним, эти колебания называются потому, что они совершаются без какого-либо внешнего воздействия — только за счёт энергии, запасённой в контуре. Электромагнитные колебания, происходящие в колебательном контуре можно описать с помощью формул: | ||||||||||||||
|
|
Формула Томпсона | T – период колебаний (с, секунда)
I – сила тока (А, Ампер) С – Электроемкость (Ф, Фарад) L – индуктивность катушки (Гн, Генри) | ||||||||||||
|
|
Рис.40 Резонанс Гармонические электромагнитные колебания – периодические изменения заряда, силы тока и напряжения, происходящие в электрической цепи по закону синуса или косинуса. Для силы тока: | |||||||||||||
|
| Сила тока в колебательном контуре | T – время (с, секунда)
q - электрический заряд (Кл, Кулон) | ||||||||||||
| Переменны й ток - это вынужденные электромагнитные колебания, вызываемые в электрической цепи источником переменного (чаще всего синусоидального) напряжения Рис.41 Резистор в цепи переменного тока
| ||||||||||||||
| Действующее значение силы переменного тока | I – сила тока (А, Ампер) U – напряжение (В, Вольт) | ||||||||||||
| Действующее значение напряжения переменного тока | |||||||||||||
|
Рис.42 Конденсатор в цепи переменного тока | ||||||||||||||
|
| Емкостное сопротивление |  – Циклическая частота колебаний (рад/с)
С – Электроемкость (Ф, Фарад)
| ||||||||||||
|
Рис.43 Катушка в цепи переменного тока Величина 1. Чем больше индуктивность катушки, тем большая в ней возникает ЭДС индукции, противодействующая нарастанию тока; тем меньшего амплитудного значения достигнет сила тока. Это и означает, что
|
||||||||||||||
|
|
Последнее изменение этой страницы: 2022-09-03; просмотров: 41; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.19.244.187 (0.192 с.) |
|||||||||||||
; 
– амплитуда колебаний силы тока (А, Ампер)
называется индуктивным сопротивлением катушки. Это и есть то самое со-противление, которое наша катушка оказывает переменному току (при нулевом со-противлении).Индуктивное сопротивление катушки пропорционально её индуктивности и частоте колебаний. Обсудим физический смысл этой зависимости.
