Шпаргалка по "Физике"

1)Электрический  заряд и его свойства.

Электрический заряд q это физическая величина которое характеризует свойства тел или частиц, вступать электромагнитное взаимодействие  и определяет значение сил и энергии при таких взаимодействии . ему присущно следующие фундаментальное свойства: - электрический заряд бывает отрицательный и положительный ,  - электрический заряд дискретен,  - алгебраическая сумма электронных зарядов замкнутой системы остается постоянным., -электронный заряд эквивалентна, то есть не зависит от системы отчета, и значит не зависит движется заряд или покоится.

2)Закон  Кулона.

закону кулона. СИЛЫ взаимодействие между 2 неподвижными точечными зарядами находящихся в вакууме пропорционально к q₁ и q_2.и обратно пропорционально квадрату расстояние между ними.

F=k     для точечных зарядов и шариков. К=1/4πЕ₀= 9*10⁹м/ф    Е₀=8,85*10^-12ф/м     Кулоном было установлен что силы центральные , то есть они направлены вдоль прямой.  F>0   Отталкиваются; F<0  притягиваются. В векторной форме 

3)Электрическое  поле и его напряженность.

Электростатическое поле- это поле созданное неподвижным зарядом. Пробный точечный положительный заряд это заряд которое не искажает исследуемое поле . он достаточно мал и не вызывает перераспределение зарядов создающее поле. Он не участвует в создании поле которое с его помощью измеряется. Напряженность электростатического поля называется электрическая величина  Е численно равна силе, с которым поле действует на положительный заряд помещенный в данную точку поле.                    в вакууме Е=к

Напряженность Е результирующего поле системы точечных зарядов равна векторной сумме напряженности полей создаваемых каждыми из этих зарядов в отдельности   E=

4)Поле  диполя.

электрические диполь- это система 2 равных по величине но противоположно по знаку точечных зарядов +q  и –q  расстояние L между которыми значительно меньше расстоянии до тех точки в которых определяется, поли система.  электрическим моментом  диполя или дипольный моментом называется вектор совпадающий по направлению с плечом  и равен произведению заряда на плечо                      1)случай напряженность поля на оси диполия ,                  2)напряженность поле диполий в точке на перпендикуляр восстановленном к оси диполия на его середине.=

характерно для напряжённости  дипольности поля является то обстоятельства что она убывает чем напряженность поле точечного заряда которое убывает как 1/.    момент пары сил стремится повернуть диполия так, чтобы его дипольный электрический момент установился по направлению поля. кроме того это пара сил стремится растянуть диполь если диполь не является жидким и расстояние L может манятся . вне однородном электрическом поле кроме вращательного момента действует результирующая сила   под действием которой диполь будет выживаться в более сильных поле.

5)Теорема   Гауса для электростатического поля в вакууме.

Теорема: поток вектора  напряженности электростатического  поля в вакууме сквозь произвольную замкнутую поверхность = алгебраической сумме заключенных внутри этой поверхности  зарядов, деленной на . Это теорема выведена математически для векторного поля любой природы русским математиком Острогровским, а затем независимо от него применительно к электростатическому полю Гауссом.

6) принятие  теоремы Гаусса для рассчета электростатических полей.

Поле равномерно заряженной бесконечной  плоскости: Бесконечная плоскость  заряжена постоянной поверхностной  плотносью. Линии напряжённости перпендикулярны рассматриваемой плоскости и направлены от нее в обе стороны.        Поле двух беск. параллельных разноименно заряженных плоскостей.: результирующая напряженность поля в области между плоскостями описывается как . А вне объема ограниченного плоскостями =0   Поле равномерно заряженной сферической (рис 129)поверхности     Поле заряженного шара(рис 130)         Поле равномерно заряженного цилиндра линии напряженности направлена по радиусам круговых сечения цилиндра относительной оси цилиндра.  Если  r>R   то        , если r<R   то  

7) Циркуляция  вектора напряженности электростатического  поля.

Циркуляция вектора напряженности  электростат. поля вдоль любого замкнутого контура =0. Физический смысл циркуляции вектора напряженности – это работа по перемещению единичного положительного заряда по замкнутому пути. Вывод. Линии напряженности элстат поля не могут быть замкнуты. Они начинаются и закончиваются на зарядах или ухдят в . равенство циркуляции нулю означает что элстат поле потенциально.

8) Потенциал  электростатического поля. 

Потенциал- это физ величина определяемая работой сила поля при перемещении его на . Это работа численно = работе совершенное внешними силами против сил элстат поля по перемещении единици положительного заряда при удалении его на. Работа внешних сил положительно, работа элстат сил отрицательно.

Потенциал элстат поля – это скалярная физ величина определяемая энергией единичного заряда помещенная в данную точку поля        

9) Напряженность  как градиент потенциала

Рассматривая две точки с координатами (x, y, z) и (x+dx, y, z), между которыми перемещается заряд, можно сделать вывод, что напряженность как градиент потенциала имеет формулу:

Величина, характеризующая быстроту изменения потенциала в направлении  силовой линии, называется градиентом потенциала

Отсюда следует, что вектор напряженности Е численно равен градиенту потенциала и направлен в сторону убывания потенциала. Связь между напряженностью и потенциалом позволяет по известной напряженности поля найти разность потенциалов между двумя произвольными точками этого поля.

10)Типы  диэлектриков. Поляризация диэлектриков.

Диэлектрики наз вещества не проводящий электр ток.Это связана с тем, что внутри диэлектрика все электроны сильно связаны с ядрами атомов и свободных электронов нет. одноко в внешнем поле диэлектрик изменяется изменяя само поля. 3 группы диэлектиков :

1. НИТРАЛЬНЫЕ имеющие сисетричное строение т.е. центр тяжести отриц и полодит зарядов совпадают. и эти молекулы не обладают собственными дипольным моментом. Во внешнем поле заряды смещаются в противоположную сторону и молекулы приобретают электрический дипольный момент.
2. Полярные диэлектрики. молекулы этих диэлек имеют центры тяжести отриц и положит заряды не совпадающ с друг другом. Они имеют дипольный момент в отсутствии внешнего эл поля. однако в следствии теплового движ в отсутствии  внешнего поле  суммарный момент =0. Во внешнем поля силы поля стремятся повернуть диполь вдоль поля и ризультирующ дипольный момент становится отличным от 0.
3. Кристалические диэлектрики имеющ ионную структуру. . Во внешнем эл поля происходит деформация кристальной решетки приводящая возникновению дипольного момента. Во внешнем эл поле  происходит процесс поляризации.В результате которого дипольный момент некоторой объемного вещества становится не =0. степень поляризации диэлектрика характеризуется векторной величиной Р. У большинства диэлектриков поляризованность пропорционально напряженности внутри диэлектрика.

11)Поляризованность. Напряженность поля в диэлектрике.

Поляризованность- физ величина = дипольному моменту единицу объема диэлектрика  .. где :   р_i — дипольный момент одной молекулы.

Опыт показывает что у  изолированных диэлектриков поляризованность  Р линейно зависит от напряженности поля Е. ; -диэлектрическая восприимчивость вещества

Не все поле Е компенсируется полем зарядов диэлектрика, часть  линии напряженности пройдет  сквозь диэлектрик , другая часть обрывается на связанных зарядах. Следовательно поляризация диэлектрика вызывает уменьшение в нем поля по сравнению с первоначальным внешнем поле.

12) Электрические смещение. Теорема гауса для электростат. поля в диэлектрике.

Электрическое смещение: D ().   

Физ смысл эл. перемещения. связанные заряды появляются в диэлектрике при наличие внешнего поля создаваемого системой свободных зарядов. Т.е. диэлектрики на  элстат поле свободных зарядов накладывается дополнительное поле связанных зарядов. Результирующе поле в   диэлектрике описывается вектором Е. Вектор D описывает элстат поле создаваемое свободными зарядами, но при таком распределении в пространстве который находится при наличии диэлектрика

Поток вектора смещения электростат поля в диэлектрике сквозь произвольной замкнутой поверхности = алгебраической сумме свободных зарядов находящийся на этой поверхности. .                                          Поток вектора смещения опред сторонними зарядами. т.е. зарядами не находящийся внутри  диэлектрика.

 

 

 

 

 

 

13)Проводники в электростат поле.

Проводники-тела в которой эл. заряды может перемещаться по всему объему. Проводники 1ого рода это металл. перенос зарядов в них не с помощью химич реакций, 2 го  рода это расплавлении соли и килот. перенос зарядов ведет к химическим изменением.

Если поместить проводник  во внешнее эл. поле или его зарядить, то на заряды проводника будет действовать электростатическое поле, в результате чего они начнут перемещаться. Перемещение зарядов  продолжается до тех пор, пока не установится равновесное распределение зарядов, при котором электростатическое поле внутри проводника обращается в нуль. Это происходит в течение очень короткого времени Итак, напряженность поля во всех точках внутри проводника равна нулю:Е=0.Отсутствие поля внутри проводника означает, согласно, что потенциал во всех точках внутри проводника постоянен,т.е. поверхность проводника в электростат. поле является эквипотенциальной Отсюда следует, что вектор напряженности поля на внешней поверхности проводника направлен по нормали к каждой точке его поверхности. напряженность электростатического поля у поверхности проводника определяется поверхностной плотностью зарядов. E=s/(e₀e).

14)Электрическая  емкость уединенного проводника

Уединенный проводник-это  проводник удаленных от других проводников  тел и зарядо. Его потенциал прямо пропорционален заряду q. Q=Сj.   C=Q/j. С-электороемкость уединенного проводника. Емкость уединенного проводника определяется зарядом, сообщение которого проводнику изменяет его потенциал на единицу. Емкость проводника зависит от его размеров и формы, но не зависит от материала, агрегатного состояния и полостей внутри проводника. Емкость не зависит также ни от заряда проводника, ни от его потенциала.

C=Q/j Единица емкости С –(Ф)фарат. Ф=кл/В. Емкость уединенного шара . Емкость шара    :  где R это радиус

15)Конденсаторы  и их соединения

Конденсатор- это устройства кот при малых размерах и небольших относительно окружающих тел потенциала могут накапливать на себе значительное по величине заряды, т.е обладают большой емкостью. Конденсаторы это система из 2 проводников с одинаковыми по модулю на противоположным по знаком заряда. Форма и расположение кот таковы что поле сосредоточено в узком зазоре обкладками. Устройства конденсатора основана на след явлении:Если к заряженному проводнику приближать другие тела то на них возникает индуктивный заряд.Эти заряды обладают  поле созданное с зарядом проводника т.е. понижают потенциал проводника, а это приводит к повышению емкости Такая емкость наз взаимной. Под емкостью конденсатора понимается физическая величина, равная отношению заряда Q, накопленного в конденсаторе, к разности потенциалов (j₁-j₂) между его обкладками: C=Q/(j₁-j₂).

Конденсаторы  присоединяются параллельно и последовательно. Параллельное включение : Последовательное включение: 

16)Энергия заряженного проводника  и заряженного конденсатора.

Энергия заряженного проводника равна  той  работе,  которую  необходимо  совершить, чтобы зарядить этот проводник: W=Cj²/2=Qj/2=Q²/(2C). Эту Формулу можно получить и из того, что потенциал проводника во всех его точках одинаков, так как поверхность проводника является эквипотенциальной. Полагая потенциал проводника равным j, из найдем. где заряд проводника.

Конденсатор обладает энергией, которая равна W = C (Dj)²/2=QDj/2=Q²/(2C), где Q — заряд конденсатора, С — его емкость, Dj — разность потенциалов между обкладками. Используя выражение  можно найти механическую силу,с которой пластины конденсатора притягивают друг друга.

17)Энергия электростатического поля.

Энергия электростатического  поля Формула показывает, что энергия конденсатора выражается через величину, характеризующую электростатическое поле,— напряженность Е.

Объемная плотность энергии электростатического поля =W/V=e₀eE²/2 = ED/2. Это Выражение справедливо только для изотропного диэлектрика, для которого выполняется соотношение Р=ce₀Е.  Эти формулы связывают энергию конденсатора с зарядом на его обкладках и с напряженностью поля.

18)Электрический  ток, сила и плотность тока.

Эл. током наз- любое упорядоченное движение электрических зарядов. В проводнике под действием приложенного электрического поля Е свободные элетрические заряды перемещаются: положительные по плюю, отрицательные против поля. т.е. в проводнике возникает эл. ток, током проводимости.

Сила тока I в каком либо проводнике наз- скалярная величина определяемой электрическим зарядом проходяәиеся через поперечное сечение S за время dt. Если сила и его направления не изменится в течение времени то такой ток наз постоянной Сила постоянного тока одинакова во всех сечениях проводника. Единица силы тока- (А) ампер. .

Плотность тока- физич. величина , определяемая силой тока, проходящий через единицу площади поперечного сечения проводника, перпендикулярная направлению тока.

19) Сторонние силы. Электродвиж сила и напряжение.

Сторонние силы наз- силы неэлектростатического  происхождения, действующиена заряды со стороны источников тока. Сторонние силы совершают работу по перемещению электрических зарядов. Физическая величина определяемое работой ,совершаемое сторонними силами при перемещении единичного положительного заряда, наз  электродвижущей силой (ЭДС), действующей в цепи. . Это работа совершается за счет энергии затрачиваемая в источнике токаю Поэтому ЭДС также можно наз электродвиж силой источника тока, включенного в цепь. Единицы измерения ЭДС В(вольт)