Câmpul electrostatic 1

Acasă | Despre noi | feedback-ul

Legea conservării sarcinii electrice

Chiar și în cele mai vechi timpuri era cunoscut faptul că chihlimbar, purtat pe păr, trăgând-o lumină-obiecte. Engleză medic Gilbert (sfârșitul secolului al XVI-lea.), Numit corpul, capabil să atragă după frecare obiecte ușoare, electrificată. Acum, noi spunem că organismul în același timp, să dobândească sarcini electrice. Nu-în ciuda mare varietate de substanțe în natură, există doar două tipuri de sarcini electrice: cheltuielile generate cum ar fi sticla, purtat pe piele (acestea sunt numite pozitive), și cheltuielile generate pe o astfel de Ebony, purtat pe blana (le-a numit negativ -lea); cum ar fi taxele resping parte, spre deosebire - atragerea-vayutsya.

Empiric (1910-1914) Amer fizician ICAN Milliken R. (1868 - 1953) a arătat că sarcina electrică este discret spoturi, adică încărcătura oricărui organism este un multiplu întreg al elementar zaryadae electric cer (e = 1,6 .. • 10 -19 KI). Elec-tron (m = 9, 11 • 10 -31 kg) și proton (tr = 1,67 • 10 -27 kg) sunt, respectiv purtători elementare de sarcini negative și pozitive.

Toate corpurile în natură sunt capabili să reapelați, adică. E. Pentru a dobândi sarcină electrică. Corpurile de electrificare pot Depasare-stvlyatsya moduri diferite: imunitatea Sopra (frecare), inducție electrostatică, etc. Fiecare proces de încărcare este redusă pentru a încărca separare, în care unul dintre organismele (sau părți ale corpului), există un exces de pozitiv-negativ-încărcare, iar celălalt (sau o altă parte a corpului) - a excesului de sarcină negativă. Numărul total de taxe de conectare, fie conținute în corpurile fără a schimba etsya: numai aceste taxe sunt redistribuite între-organisme.

Generalizarea datelor experimentale a fost stabilit legea fundamentală cu tije, experimental confirmată în 1843 de fizicianul englez Michael Faraday rd (1791 -1867) - legea de conservare a seriei: suma algebrică a sarcinilor electrice-ing oricărui sistem închis (sistemul nu schimbul de taxe cu organisme externe) rămâne aceeași, indiferent de procese pot apărea în cadrul acestui sistem.

sarcină electrică - .. D-valoare invariante relativistă, adică independent de sistemul de referință și, prin urmare, nu depinde de faptul dacă taxa este în mișcare sau în repaus.

În funcție de concentrația tarifelor sale corp-Bodnya sunt împărțite în fir-ki, izolatori și semiconductori. Pro-căpriori - organismul în care sarcina electrică poate fi mutat în jurul valorii de volumul său. Conductorii sunt împărțite în două grupe nN-1) conductoare de primul tip (metal-LY) - transferarea acestora încarcă (electroni-libertate) nu este însoțită de transformări cal-chimie; 2) conductori de al doilea tip (de exemplu, soluții de săruri topite ale acizilor) - transferarea acestora taxele (pozitive și negative-negativ-ion) conduce la măsurabilă chimic-neniyam. Dielectricilor (de exemplu, sticlă, plastic) - organism, care este de schi practic fără taxe gratuite. Semi-conductori (de exemplu, germaniu, crema-ny) ocupă o poziție intermediară între conductorii și izolatorii. Compartimentarea corpurilor este foarte arbitrară, dar o mare diferență în lor obuslov-Liban concentrare diferențe calitative enorme de sarcini libere în comportamentul lor și, prin urmare, justifică împărțirea corpurilor în conductoare, izolatori și semiconductori.

Unitatea de sarcină electrică (unitate pro-derivat, așa cum este determinat printr-o unitate de curent) - pandantiv (Cl) - sarcina electrică care trece prin secțiunea transversală a conductorului la un curent de 1 A pentru un timp de 1 s.

Legea interacțiunii sarcinilor electrice staționare-Chechnev este setat la 1785 Sh prin Coulomb krutil-TION greutăți, cum ar fi cele (vezi. §22) G.Kavendishem utilizat pentru a determina constanta pe termen gravitațională (la începutul acestei legi a fost descoperit T . Cavendish, dar munca sa a ramas necunoscuta pentru mai mult de 100 de ani). On-dot se numește taxa localizat pe corp, ale cărui dimensiuni liniare sunt neglijabile în comparație cu distanța până la Dru-GIH organisme cu care interacționează Interac-încărcat. Conceptul de încărcare punct ca punct material este o abstracție de fizica-cal.

Act Coulomb forța F interacțiune între două sarcini punctiforme staționare situate sub vid proporțional taxele Q1 și Q2, și invers proporțională cu pătratul distanța r dintre ele:

unde k - coeficientul proporțional stimul, în funcție de alegerea unităților de sistem.

Forța F îndreptată de-a lungul liniei drepte Cps sculpta interacționând taxe, t. E. Este centrală, și o atracție corespunzător (F <0) в случае разно-именных зарядов и отталкиванию (F>0) în cazul taxelor, cum ar fi. Această forță se numește forța Coulomb.

În formă vectorială, legea lui Coulomb este de tip IME

în cazul în care F12 - forța care acționează asupra Q1 taxa la taxa Q2. Raza de vârstă R12--torusului conectarea taxa Q2 cu taxa Q1. r = | r12 | (Figura 117.). Taxa Q2 din Stora-taxa Q1 ne-o forță F21 = -F12. t. e. interacțiune electrică taxa unică AF-TION satisface al treilea din Newton-miza.

Factorul SI este proporțională stimul

Apoi, legea lui Coulomb este scris sub forma de finalitate-ing:

Cantitatea numită E0 electric constant; este printre constantele Funda-mentale și fizice este

e0 = 8,85 • 10 -12 Cl2 / (h • m 2),

în care farazi (F) - o unitate de capacitate (vezi §93.). atunci

câmp electrostatic. Intensitatea câmpului electric

În cazul în care spațiul din jurul unui izolator de electroni taxa pentru a face o altă taxă, atunci acesta va funcționa forța Coulomb; Deci, în spațiul din jurul tarifele actuale electric, există un câmp de forță. În conformitate cu conceptele de domeniul fizicii moderne de fapt, sous-există, împreună cu substanța și este o formă de existență a materiei, care se realizează prin interacțiunea-op definiteness dintre organismele scopice macro sau particule, WMOs ca venind de la a substanței. În acest SLU-ceai vorbesc despre un câmp electric - domeniu, prin care interacțiunii există sarcini electrice. Vom lua în considerare sarcinile electrice de câmp electric, Koto-secară sunt fixe și o gamă electro-optice numit-leopard.

folosind punctul de testare etsya pentru detectarea sarcină pozitivă și cu experiență Exploreaza-vanija câmp electrostatic - o taxa care nu este distorsionat, cutia de testare (care nu produce re-distribuire a taxelor care produc câmp). În cazul în care câmpul produs de încărcare Q, în Q0 locul de testare de încărcare. apoi pe ea o forță F. diferită în diferite puncte ale câmpului, care, conform legii uterului Ku (78,2), este proporțională cu sonda taxa Q0. Prin urmare, raportul F / Q0 este independentă de și Q0-parametru caracterizează câmp electric de la punctul în care taxa de testare este. Această valoare se numește pe-conjugat și o putere-acterization caracterizat prin camp electrostatic.

Intensitatea câmpului electric la un anumit punct au existat fizic-rang, care este determinată de forța care acționează pe o unitate de sarcină pozitivă, în deplasări la acest punct al câmpului:

După cum rezultă din formulele (79.1) și (78.1), punct de încărcare intensitatea câmpului electromagnetic în vid

sau în formă scalară

Vectorul direcția E coincide cu la bord forțele care acționează asupra taxa de polo zhitelny. În cazul în care câmpul produs de sarcina pozitivă asupra vectorului E direcționat de-a lungul vectorului raza de taxa spațiu exterior (repulsie sarcină pozitivă a sondei); dacă câmpul este generat de o sarcină negativă, vectorul E este direcționat către încărcătura (Fig. 118).

Din formula (79.1), care câmpul electrostatic unitate tensiune agenții - newtoni pe coulomb (H / C): 1 H / Cl - o astfel de intensitate a câmpului, care este la un punct de încărcare 1 C exercită o forță de 1 H; 1 H / C = 1 / m, unde V (volți) - capacitate unitară a câmpului electrostatic.

Ilustrează grafic câmpul electrostatic prin linii tensionate de suprafață - linii a căror tangentele la fiecare punct coincide cu direcția vectorului E (figura 119.). Linii tensionate-Ness este atribuită direcția de cooperare coincide cu direcția vectorului pe-conjugare. Deoarece în fiecare punct dat în spațiu, vectorul intensitate are doar o singură direcție, liniile de tensiune nu se intersectează. Pentru un câmp uniform (unde vectorul în conjugare în orice punct este constantă în mărime și direcție) a liniei vectorului de tensiune intensitate paralelă câmp tensionat-Ness. În cazul în care câmpul este generat de un punct în spatele, lângă linia de tensiune - pentru-cial drept care ies din sarcină, dacă este pozitiv, iar WMO-dyaschie în ea, în cazul în care taxa este negativă (Figura 120, o.) (Figura 120, b.). Din cauza perspicacitate metoda grafică mare suprafață de reprezentare a câmpurilor electrice sunt utilizate pe scară largă în domeniul ingineriei electrice.

Pentru a utiliza liniile de hard-STI ar putea caracteriza nu carton bitumat, pe direcția, dar, de asemenea, valoarea tensionată-citatea condițiilor de câmp electrostatic, au fost să le petreacă cu o anumită adâncime o (vezi Figura 119 ..): Numărul de linii tensionate-Ness, piercing unitate de suprafață, perpendicular pe liniile de tensiune trebuie să fie egale în modul vector E. Apoi, numărul la lu de linii de tensiune penetrante dS element de suprafață, n din care normale formează un unghi a cu vectorul Ye este e e dScosa = dS, unde En - proiecție vectorul E la n normal la Ds zona (ri . 121). Ve-masca

Se numește vectorul de flux greu-STi printr-o zonă dS. Aici, dS == DSN - vector al cărui modul este dS, iar direcția coincide cu direcția normală n-leniem pe site.

Selectarea direcției de n vectorului (deci și dS) este arbitrară, deoarece este posibil să editați în orice direcție.

flux vector Unitate de stres electrostatic po- 1 STI • m ..

Pentru orice putere închis ited metal vector flux S E prin această suprafață este

unde este preluat integralei în suprafața închisă S. Vectorul de curgere E este valoarea algebrică: nu depinde numai de configurația câmpului E. ci și asupra alegerii direcției n Pentru suprafețe închise ale unei direcții pozitiv stabilit în afara normale acceptate normale, adică .. . zona exterioară normală de suprafață acoperită.

În istoria fizicii a existat o luptă între două teorii: rază lungă și rază scurtă de acțiune. În teorie dalnodeyst-Via se presupune că fenomenele electrice-TION determinată de instantanee interacțiunea la imputarea de încărcare la orice distanță. Conform teoriei cu rază scurtă. toate fenomenele electrice sunt determinate din Menenius taxa domenii, iar acestea de Menenius se propagă prin spațiu de la un punct la altul, la o rată finită. În ceea ce privește lam electrostatice în ambele teorii dau aceleași rezultate-Tats, în concordanță cu experimentul. Trecerea la fenomenele cauzate de mișcarea sarcinilor electrice, dit reductibilă la eșecul teoriei acțiunii cu rază lungă, așa că teoria modernă a interacțiunii dintre particule încărcate este teoria etsya de rază scurtă de acțiune.