Вопрос 13
-
Волновым процессом — или волной — называется процесс распространения колебаний в сплошной среде. При распространении волны частицы колеблются около своих положений равновесия, а не перемещаются вслед за волной. Вместе с волной от частицы к частице передается только состояние колебательного движения и его энергия. Основным свойством всех волн является перенос энергии без переноса вещества.
-
Длиной волны λ называется расстояние между ближайшими частицами, колеблющимися в одинаковой фазе. Длина волны равна расстоянию, на которое распространяется гармонич. волна за время, равное периоду колебаний
или
где
частота колебаний,
υ
— скорость
распространения волны. Уравнение
колебаний частиц, лежащих в плоскости
х,
имеет вид
Следовательно, волновая
функция
является не только периодической
функцией времени,
но периодична
и по координате
x.
Эту волну называют плоской,
её
волновой фронт представляет собой
плоскость (рис., а).
Волна такого типа – бегущая,
в ней переносится энергия упругих
колебаний (различают также стоячие
волны
установившиеся колебания, распределённые
в замкнутом объёме среды).
Вопрос 14
-
Закон Кулона (ЗК). Сила взаимодействия между 2-мя неподвижными точечными ЭЗ q1 и q2 в вакууме пропорциональна величинам зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния r между ними:
(точечные ЭЗ
по геометрич. размерам малы по сравнению
с расстоянием
;
сила F
направлена
по прямой между ЭЗ
(рис.
1
для одинаковых по знаку - отталкивание,
для противоположных ЭЗ
- притяжение).
В СИ
коэффициент пропорциональности
Здесь 0
электрическая
постоянная (0
=
8.8510-12Ф/м).
Закон
Кулона
об
электрических взаимодействиях в
электростатике является основным.
Формулировка
ЗК,
т.о., важна для понимания сущности понятия
напряжённости
ЭП
силовой
характеристики,
выражающей действие данного поля на
единич. заряд в определённой точке r
пространства в нек-ром веществе. Вообще,
определение напряженности
как силы, действующей на единичный ЭЗ
в данной точке поля, верно для любого
ЭП,
не только ЭСП.
Выражение
для
кулоновской
силы,
действующей на ЭЗ q
в
поле напряженности
называют локальной формулировкой ЗК.
Её применяют, напр-р, для расчетов силы
Кулона в однородном
ЭП,
т.е. в поле, напряжённость в к-ром не
зависит от координат.
Вопрос 15
-
Потенциал ЭП. В механике показано, что любая центральная сила является потенциальной, то есть работа этой силы не зависит от формы траектории, а определяется только начальным и конечным положением тела. Любое электростатическое поле поэтому потенциально.
потенциалом
электрич. поля.
Это
– скалярная
величина, выражаемая отношением
потенциальной энергии взаимодействия
ЭП
и
пробного точечного заряда к величине
заряда
Так,
очевидно, для
точечного
заряда
Q
потенциал
ЭСП, создаваемого Q
на расстоянии
Скалярный потенциал ЭП
является размерной физич. величиной,
по определению размерность потенциала
=
1 Вольт (СИ
).
-
Cвязь напряжённости ЭП с потенциалом. ЭП обладает энергией (как и любое силовое поле), за счёт к-рой в нём м-т происходить механическая работа по перемещению заряжённых тел. По своему физич. смыслу потенциал (r) ЭС поля, создаваемого нек-рым ЭЗ
выражает работу
по перемещению единичного заряда из
бесконечности в нек-рую точку r,
где напряжённость ЭС
поля нельзя считать нулевой.
одну из формулировок связи напряжённости
и потенциала ЭСП:
где
проекция вектора
на направление перемещения
в более общей форме
вектор
напряжённости поля направлен в сторону,
обратную нарастанию потенциала
(векторная функция градиент
/grad/
указывает направление наибольшего
нарастания).
