Изучение электрического поля 2э.
1. Электрический заряд. Принцип квантования заряда. Закон сохранения заряда. Закон Кулона.
2. Электрическое поле. Основные характеристики электрического поля – напряженность и потенциал поля. Напряженность как градиент потенциала.
3. Напряженность поля точечного заряда. Расчё1т электростатических полей методом суперпозиции.
4. Поток вектора напряженности. Теорема Остроградского – Гаусса и её применение к расчёту электрических полей бесконечной прямолинейной равномерно заряженной нити, бесконечной равномерно заряженности плоскости, плоского конденсатора (вывод одной из формул).
5. Электрическое поле в веществе. Проводники и диэлектрики в электрическом поле. Явления электромагнитной индукции и поляризации диэлектрика. Относительная диэлектрическая проницательность среды.
6. Решить задачу по теме.
Пример. Заряженная пылинка массы m = 10-8г находится в однородном элек-тростатическом поле между двумя горизонтальными пластинами, из кото-рых нижняя заряжена до потенциала φ1 = 3кВ, а верхняя – до потенциала φ2 = -3кВ. Расстояние между пластинами d = 5см. Пылинка, находясь вначале на расстоянии d0 = 1 см от нижней пластины, долетает до верхней пластины за время t = 0,1 с. Найти заряд пылинки.
Дано: СИ: Решение
m = 10-8г 10-12 кг Пылинка движется в направлении электрического поля
φ1 = 3кВ 3·103 В (от большего потенциала к меньшему). Значит, она
φ2 = -3кВ - 3·103 В заряжена положительно. На пылинку действуют две силы:
d = 5см 5·10-2 м направленная вверх сила электрического взаимодействия
d0 = 1 см 10-2 м Fэ = qE (1)
t = 0,1 с и направленная вниз сила тяжести
g = 9,8 м/с2 P = mg (2)
_____________________ Напряженность электрического поля между пластинами:
q
- ? 
(3)
qр - ? Подставляя выражение (3) в (1) получаем:
(4)
Равнодействующая сил F и P направлена вверх и равна по модулю:
(5)
Согласно II закону Ньютона
Fр = ma, (6)
где
- (7)
ускорение, которое сообщает пылинке равнодействующая Fр.
Используя уравнение кинематики для равноускоренного движения, т. к. a = const, то
(8)
Отсюда
(9)
Приравниваем правые части равенств (7) и (9):
(10)
Отсюда находим заряд пылинки q:
(11)
Подставляем числовые данные и получаем:
Ответ: q = 1,5·10-15 Кл.
Определение электроемкости и энергии конденсаторов при помощи гальванометра 3э.
1. Проводники в электростатическом поле. Поле внутри проводника и у его поверхности. Распределение зарядов в проводнике.
2. Электроемкость уединенного проводника, единицы электроемкости.
3. Вывод формулы плоского конденсатора.
4. Энергия системы зарядов и плоского конденсатора.
5. Вывод формул общей емкости при параллельном и последовательном соединении конденсаторов.
6. Решить задачу по теме.
Пример. Три конденсатора емкостями 1, 2, 3 мкФ соединены последовательно и присоединены к источнику напряжения с разностью потенциалов 220 В. Каковы заряд и напряжение на каждом конденсаторе?
Дано: СИ: Решение
C1 = 1 мкФ 10-6 Ф Так как соединение конденсаторов последовательное, то:
C2 = 2 мкФ 2·10-6 Ф q1 = q2 = q3 =q (1)
C3 = 3 мкФ 3·10-6 Ф При последовательном соединении конденсаторов общая
U = 220 В емкость равна:
__________________
(2)
q1 - ? U1 - ? Из определения электрической емкости следует:
q2 - ? U2 - ? q = CU (3)
q3 - ? U3 - ? Напряжение на каждом из конденсаторов:
(4)
(5)
(6)
Используя исходные данные вычисляем q, C, U1,U2,U3:
q = 5,5·10-7·220 = 1,2·10-4 Кл
Ответ: q = 1,2·10-4 Кл; U1 = 120 В; U2 = 60 В; U3 = 40 В.