2.7.1. نیروهای Peredomotor.

در زمینه های الکتریکی بر دی الکتریک و هادی ها، نیروهایی هستند که تماس می گیرند پدومتور کسانی که. (ترجمه) نیروهای عمل می کنند توزین بدن مدت، اصطلاح نیروهای Peredomotor مطمئنا منسوخ شده است، زیرا در زمانی که وجود در فیزیک به رسمیت شناخته شد، معرفی شد مواد نامعتبر (به عنوان مثال، گرما، اتر، مایعات الکتریکی و مغناطیسی). در حال حاضر شناخته شده است که مواد بدون وزن وجود ندارد، اما این اصطلاح هنوز استفاده می شود. پدیده های مکانیکی، مانند کشش سطح شارژ، تنش های مکانیکی در لایه های دی الکتریک، کشیدن دی الکتریک به خازن، تعامل هدایت ها با جریان، عمل مکانیکی تابش نوری بر روی بدن توسط نیروهای Ponderomotive توضیح داده شده است. ماهیت این نیروها کاملا تعریف شده است - هنگامی که در معرض قرار می گیرند، آنها رخ می دهند میدان الکترومغناطیسی در اتهامات الکتریکی.

وقوع و تأثیر نیروهای هورمونوموتور را در رابطه با الکترواستاتیک در نظر بگیرید.

از آنجا که میدان الکترواستاتیک به طور بالقوه است، پس برای هر سیستم اتهامات الکتریکی شما می توانید ضبط کنید

بدیهی است نیرویی که بر روی هر شارژ اقدام می شود، شدت آن زمینه ای است که این شارژ قرار می گیرد (اما نه زمینه ای که توسط خود آغاز می شود):

, (7.2)

اگر شارژ به طور مداوم در حجم با تراکم توزیع شود، پس نیروی عمل بر روی عنصر شارژ برابر است

.

شما همچنین می توانید تراکم فله نیروهایی را که برابر است وارد کنید

. (7.3)

نیروها در دی الکتریک پلاریزه عمل می کنند.

نیروهای بر روی دیپول های الکتریکی در ماده تغییر شکل می دهند و آنها را در فضا به نیروهای Ponderomotive متصل می کنند.

پیش از این در §1.7 ما بیان کردیم (7.13) برای قدرت عمل بر روی یک دو قطبی تنها در میدان الکتریکی دریافت کردیم. علاوه بر این، همانطور که ما متوجه شدیم، نیرویی که در یک میدان همگن در یک دو قطبی جداگانه عمل می کند، صفر است.

در حال حاضر نیروهایی که در مقدار دی الکتریک قرار داده شده اند، در نظر بگیرید میدان الکتریکی. نیروی اعمال شده به عنصر اندازه دی الکتریک برابر با مقدار نیروهای عمل بر روی دیجیت های ابتدایی در حجم مورد توجه قرار می گیرد:

, (7.4)

علاوه بر این، جمع شدن بر روی تمام دیپول های ابتدایی در حجم انجام می شود. از آنجا که عنصر حجم کوچک است، سپس بردار تنش میدان الکتریکی - به آرامی ارزش این حجم را تغییر دهید. بنابراین، معرفی یک بردار قطبش، ما می توانیم ضبط کنیم

از اینجا تراکم فله نیروها در دی الکتریک:

. (7.6)

برای نسبت دی الکتریک همگن

,

سپس ما یک عبارت برای تراکم فله نیروهای موجود در فرم دریافت می کنیم:

. (7.7)

ما از هویت جبر بردار استفاده می کنیم (نگاه کنید به (7.12)، §1.7)

ثبت شده برای:

. (7.8)

از آنجا که برای میدان الکترواستاتیک، ما اکنون برای تراکم حجمی نیروهای Ponderomotive دریافت می کنیم:

. (7.9)

اگر یک دی الکتریک همگن در سوال (،)، سپس

. (7.10)

فرمول ها (7.9) و (7.10)، بیان تراکم حجمی نیروها هر دو برای دی الکتریک کاملا سخت و غیر قابل تغییر است. آخرین بیانیه معتبر تنها در صورتی است که قطبی شدن دی الکتریک (قطبش بردار) به طور خطی به جرم آن وابسته باشد، I.E. لحظات دو قطبی مولکول ها و اتم ها در طول فشرده سازی و کشش عنصر حجم تغییر نمی کند.

اگر یک ثابت دی الکتریک ثابت نیست، و ما با دی الکتریک های فشرده برخورد می کنیم، تعریف نیروهای Ponderomotor بسیار دشوار است. روش کلی برای محاسبه نیروهای Ponderomotor به ترمودینامیک - ترمودینامیک دی الکتریک می دهد. توابع ترمودینامیکی دی الکتریک تعیین می شود - انرژی آزاد، پتانسیل ترمودینامیکی، آنتالپی. در این دوره، ما آن را انجام نخواهیم داد.

2.7.2. نیروهای بر روی اتهامات سطح عمل می کنند.

پیش از این، ما قبلا این سوال را تحت تاثیر قرار داده ایم. اگر یک سطح رسانا بسته شده با تراکم سطح وجود داشته باشد، میدان الکتریکی در هر دو طرف شناخته شده است و ، و بر روی سطح خود، میدان الکتریکی تعریف نشده است. به عنوان یک نتیجه از تعامل اتهامات سطح، سطح هادی کشش است. چگونه برای پیدا کردن قدرت در هر واحد سطح؟

یک هادی منزوی را در نظر بگیرید. ما عنصر سطح را برجسته می کنیم:

1) فیلد از طرف بیرونی عنصر سطح انتخاب شده برابر است؛

2) فیلد داخل

میدان داخل و خارج از هادی می تواند به عنوان یک ابررسانایی از زمینه های ایجاد شده توسط عنصر سطح خود، I.E. مورد توجه قرار گیرد. ، و تمام اتهامات دیگر که در سطح هستند :. این میدان به همان اندازه در هر دو طرف سایت بزرگ است، اما دارای جهت مخالف است. این فیلد به همان اندازه ماژول و جهت بالا و زیر سایت است.

در ضریب Si تناسب در قانون کولون برابر است

k \u003d 9 · 10 9 n · m 2 / cl 2.

با توجه به قانون کولمب، دو نقطه اتهام 1 کل CL، واقع در خلاء در فاصله 1 متر از یکدیگر، با نیروی تعامل F.= 9 · 10 9 ساعت، تقریبا برابر با وزن اهرام مصر است. از این ارزیابی روشن است که آویز یک واحد بسیار بزرگ است. بنابراین، در عمل، واحدهای دالی از کولون معمولا استفاده می کنند.

قانون قبلا بحث شده، ویژگی های کمی و کیفی تعامل اتهامات الکتریکی نقطه در Vacuo را پوشش می دهد. با این حال، این قانون به یک سوال بسیار مهم در مورد مکانیزم تعامل شارژ پاسخ نمی دهد، I.E. از طریق آن عمل یک شارژ بر روی دیگری منتقل می شود. جستجو برای پاسخ به این سوال، فیزیک انگلیسی را رهبری کرده است م. فارادی به فرضیه در مورد وجود یک میدان الکتریکی، عدالت که به طور کامل توسط مطالعات بعدی تایید شد. با توجه به ایده فارادی، اتهامات الکتریکی به طور مستقیم بر روی یکدیگر عمل نمی کنند. هر یک از آنها یک میدان الکتریکی را در فضای اطراف ایجاد می کند. زمینه یک شارژ بر روی هزینه دیگری عمل می کند و بالعکس.

همه موارد فوق به شما اجازه می دهد تا تعریف زیر را ارائه دهید:

میدان الکتریکی - این یک نوع خاص از ماده است که از طریق آن اتهامات الکتریکی تعامل دارد.

خواص میدان الکتریکی

میدان الکتریکی ماده. بدون توجه به دانش ما در مورد او وجود دارد.

شارژ الکتریکی تولید می شود: میدان الکتریکی در اطراف هر بدن متهم وجود دارد.

فیلد ایجاد شده توسط اتهامات الکتریکی ثابت نامیده می شود الکترواستاتیک .

میدان الکتریکی می تواند ایجاد شده و میدان مغناطیسی متغیر باشد. چنین میدان الکتریکی نامیده می شود vikhrev .

میدان الکتریکی توزیع شده توسط در فضا S. سرعت نهاییبرابر با سرعت نور در خلاء است.

اثر میدان الکتریکی بر اتهامات الکتریکی

میدان الکتریکی را می توان به عنوان مدل ریاضیتوصیف ارزش مقدار تنش میدان الکتریکی در این نقطه فضا.

میدان الکتریکی است یکی از اجزای سازنده متحد میدان الکترومغناطیسیو تظاهرات تعامل الکترومغناطیسی

ما باید وارد شویم ویژگی کمی از میدان. پس از آن، میدان های الکتریکی را می توان با یکدیگر مقایسه کرد و به مطالعه خواص خود ادامه داد.

برای مطالعه میدان الکتریکی ما استفاده خواهیم کرد اتهام محاکمه: زیر اتهام محاکمه ما شارژ مثبت مثبت را درک خواهیم کرد، که میدان الکتریکی مورد مطالعه را تغییر نمی دهد .

اجازه دهید میدان الکتریکی توسط یک شارژ نقطه Q 0 ایجاد شود. اگر شما یک بار آزمون Q 1 را در این زمینه انجام دهید، نیروی بر روی آن عمل خواهد کرد.

توجه داشته باشیدکه در این موضوع ما از دو اتهام استفاده می کنیم: منبع میدان الکتریکی Q 0 و شارژ آزمون Q 1. میدان الکتریکی فقط بر روی شارژ آزمون Q 1 معتبر است و نمی تواند بر روی منبع آن عمل کند، I.E. در شارژ Q 0.

با توجه به قانون Culon، این نیروی متناسب با شارژ Q 1 است:

.

بنابراین، نسبت نیروی عمل بر روی جعبه در این نقطه Q 1 قرار می گیرد، به این شارژ در هر نقطه از زمینه:

به Q 1 بستگی ندارد و می تواند به عنوان یک ویژگی فیلد در نظر گرفته شود. این ویژگی قدرت نامیده می شود تنش میدان الکتریکی .

مانند قدرت، قدرت میدان - مقدار بردار، آن را با نامه نشان داده شده است.

قدرت میدان برابر با نسبت قدرت است که میدان آن بر روی شارژ نقطه عمل می کند، به این شارژ.

E.که او است مشخصه سکوت: تنش میدان الکترواستاتیک نشان می دهد که چگونه میدان الکترواستاتیک بر روی یک بار الکتریکی مثبت در این نقطه نقطه عمل می کند. جهت بردار تنش همزمان با جهت نیروی عمل بر روی یک بار مثبت است، و جهت مخالف نیروی عمل بر شارژ منفی است.

میدان الکترواستاتیک ثابت است (ثابت) اگر تنش آن در طول زمان تغییر نمی کند. ثابت زمینه های الکترواستاتیک ایجاد شده توسط اتهامات الکتریکی ثابت.

فیلد الکترواستاتیک یکنواخت است، اگر بردار شدت آن در تمام نقاط حوزه یکسان باشد، اگر بردار تنش در نقاط مختلف متفاوت باشد، میدان ناهمگن است. به عنوان مثال، زمینه های الکترواستاتیک یکنواخت، زمینه های الکترواستاتیک یک هواپیما محدود به صورت یکنواخت و یک خازن مسطح دور از لبه های صفحات آن است.

یکی از ویژگی های اساسی میدان الکترواستاتیک این است که بهره برداری از قدرت میدان الکترواستاتیک زمانی که شارژ از یک نقطه از میدان به دیگری منتقل می شود، به مسیر حرکت حرکت نمی کند، بلکه تنها توسط موقعیت تعیین می شود از اولیه و نقطه پایانی و مقادیر شارژ. در نتیجه، کار قدرت میدان الکترواستاتیک زمانی که شارژ در کنار هر مسیر بسته حرکت می کند صفر است. زمینه های قدرتبا این ویژگی، پتانسیل یا محافظه کارانه نامیده می شود. به عبارت دیگر، میدان الکترواستاتیک یک میدان بالقوه است خصوصیات انرژی که پتانسیل الکترواستاتیک مرتبط با بردار تنش است E. با نسبت:

e \u003d -gradj.

برای تصویر گرافیکی زمینه های الکترواستاتیک از خطوط برق استفاده می کنند (خطوط شدت) - خطوط خیالی، ممكن است، که با جهت بردار تنش در هر نقطه همخوانی دارد.

برای زمینه های الکترواستاتیک، اصل ابررسانایی مشاهده می شود. هر شارژ الکتریکی یک میدان الکتریکی را در فضا ایجاد می کند، صرف نظر از حضور سایر هزینه های الکتریکی. تنش میدان حاصل ایجاد شده توسط سیستم شارژ برابر با مجموع هندسی از نقاط قوت میدان ایجاد شده در این نقطه هر یک از اتهام به طور جداگانه است.

هر شارژ در فضای اطراف یک میدان الکترواستاتیک ایجاد می کند. برای تشخیص میدان در هر نقطه، شما باید یک بار تست نقطه را به نقطه نظر مشاهده کنید - اتهاماتی که زمینه را تحت مطالعه تحریف نمی کند (بدون توزیع مجدد اتهاماتی که زمینه را ایجاد می کنند).

فیلد ایجاد شده توسط شارژ نقطه ای منزوی q.از نظر کروی متقارن است. ماژول شدت یک شارژ نقطه ای منزوی در Vacuo با کمک قانون Culon می تواند به عنوان:

e \u003d q / 4pe درباره R 2.

جایی که E o ثابت الکتریکی است، \u003d 8.85. 10 -12 f / m

قانون کولون، که با کمک مقیاس های تویایت شده توسط آن ایجاد شده است (نگاه کنید به مقیاس های برش)، یکی از قوانین اصلی توصیف زمینه الکترواستاتیک است. این رابطه بین قدرت تعامل اتهامات و فاصله بین آنها را ایجاد می کند: قدرت تعامل دو نقطه ثابت ثابت شده ثابت شده در یک خلاء به طور مستقیم متناسب با محصول ماژول های شارژ و معکوس متناسب با مربع مربع بین آنها است .

این نیرو کولمب نامیده می شود و میدان کولمب است. در میدان Coulomb، جهت بردار بستگی به علامت شارژ Q: اگر q\u003e 0، سپس بردار در امتداد شعاع از شارژ هدایت می شود اگر Q باشد؟ یک بار (- نفوذ پذیری دی الکتریک محیط) کمتر از خلاء.

قانون آزمایشی Coulon و اصل SUPERPOSION به شما این امکان را می دهد که به طور کامل فیلد الکترواستاتیک یک سیستم شارژ شده را در Vacuo توصیف کنید. با این حال، خواص میدان الکترواستاتیک را می توان در یک فرم دیگر، بدون توسل به ارائه از میدان Coulomb از شارژ نقطه بیان کرد. میدان الکتریکی را می توان با ارزش جریان شدت میدان الکتریکی مشخص کرد، که می تواند مطابق با قضیه گاوس محاسبه شود. قضیه گاوسی رابطه بین جریان قدرت میدان الکتریکی را از طریق یک سطح بسته و شارژ در داخل این سطح ایجاد می کند. جریان تنش بستگی به توزیع میدان بر روی سطح یک یا چند منطقه دارد و متناسب با شارژ الکتریکی در این سطح است.

اگر یک هادی عایق شده در یک میدان الکتریکی قرار داده شود، پس از اتهامات آزاد q. قدرت در هادی عمل خواهد کرد. در نتیجه، یک حرکت کوتاه مدت اتهامات آزاد در هادی است. این فرایند زمانی پایان خواهد یافت که میدان الکتریکی اتهامات ناشی از سطح هادی به طور کامل میدان خارجی را جبران کند، یعنی توزیع تعادل اتهامات، که در آن میدان الکترواستاتیک در داخل هادی به صفر می رسد، به پایان می رسد: در تمام نقاط در داخل رهبر ارکستر E. \u003d 0، یعنی هیچ زمینه ای وجود ندارد. خطوط برق میدان الکترواستاتیک خارج از هادی در مجاورت سطح آن، عمود بر سطح است. اگر چنین نبود، پس از آن، قدرت میدان میدان، در امتداد سطح هادی وجود دارد و جریان بر روی سطح رخ می دهد. اتهامات تنها بر روی سطح هادی قرار می گیرند، در حالی که تمام نقاط سطح هادی دارای همان ارزش بالقوه هستند. سطح هادی یک سطح هماهنگ است. اگر یک حفره در هادی وجود داشته باشد، میدان الکتریکی نیز صفر است؛ این حفاظت الکترواستاتیک لوازم الکتریکی را یافت.

اگر یک دی الکتریک در یک میدان الکترواستاتیک قرار گیرد، روند قطبش رخ می دهد - فرآیند جهت گیری دیپول ها و یا ظاهر تحت تاثیر میدان الکتریکی گرا توسط میدان دیپول ها رخ می دهد. در یک دی الکتریک همگن، میدان الکترواستاتیک به علت قطبش (نگاه کنید به قطبش دی الکتریک ) کاهش در؟ زمان.

یادداشت های سخنرانی

الکترواستاتیک

سخنرانی 1

مبانی الکترواستاتیک

الکترواستاتیک در خلاء

شارژ الکتریکی

تعامل الکتریکی یا الکترواستاتیک یکی از انواع بنیادی تعامل در فیزیک است. قدرت الکتریکی به عنوان مثال، بین الکترونها و پروتون ها، و همچنین بین الکترون ها وجود دارد. این نیروها به طور قابل توجهی گرانشی هستند و با اتهامات الکتریکی تولید می شوند.

اولین اطلاعات مربوط به برق متعلق به اتهامات الکتریکی به دست آمده از اصطکاک است. زنجیرهای الکتریکی وارد جریان به لامپ های نور و موتورهای الکتریکی با اختراع باتری ها پس از 1800 ظاهر شدند. در سال 1752-53 گرم. Lomonosov و Richman در روسیه و فرانکلین در آمریکا ماهیت عمومی برق اتمسفر و برق را با اصطکاک ثابت کردند. رعد و برق قدرتمند و جرقه های ضعیف مشاهده می شود زمانی که شانه مو شانه، تخلیه الکتریکی در هوا، تنها در مقیاس پدیده متفاوت است.

ابتدا برای تمام الکترودینامیک مفاهیمی مانند "شارژ الکتریکی" و "میدان الکترومغناطیسی" است. مفهوم "شارژ الکتریکی" به شدت مربوط به خواص خاص بدن و ذرات شارژ است که در شکل گیری یک میدان الکترومغناطیسی، همراه با شارژ همراه و در عمل قدرت میدان برای شارژ ظاهر می شود. این دو ویژگی مختلف از بدن های شارژ - برای ایجاد یک زمینه و تجربه عمل زمینه اتهامات دیگر - با همان مقدار - شارژ الکتریکی مشخص می شود q

مقدار شارژ در ابعاد فیزیکی برای یک یا چند تظاهرات تعامل الکترومغناطیسی تعیین می شود. بنابراین، برای اتهامات استراحت نقطه، فرض بر این است که قدرت تعامل بین آنها متناسب با میزان اتهامات (قانون CLUON) است. بنابراین، انتخاب یک بار واحد، شما می توانید ارزش دیگری را تعیین کنید، مقایسه نقاط قوت تعامل اتهامات: یک تک و یک تک تک با ناشناخته.

واحد اندازه گیری شارژ آویز (CL) است.

شارژ - مقدار اسکالر است و توسط شماره های معتبر بیان می شود: ممکن است مقادیر مثبت، صفر و منفی داشته باشد. مقدار شارژ به Lorentz تبدیل می شود، I.E. اتهام برخی از بدن یا ذرات در همان تعداد در تمام سیستم های مرجع بی انتها بیان می شود. در نهایت، شارژ یک مقدار افزودنی است: هنگام اتصال چندین اتهامات نقطه در یک شارژ "نتیجه" برابر با مقدار جبری اتهامات مرتبط است. اتهام هر سیستم از بدن های شارژ و ذرات برابر با مجموع اتهامات بدن و ذرات فردی است. اتهام بدن ماکروسکوپی برابر با مجموع اتهامات قطعات آن است.

اتهام الکتریکی طبقاتی است. محدودیت شارژ الکتریکی یک هزینه ابتدایی ذاتی الکترونها، پروتون ها و سایر ذرات ابتدایی، ماژول آن است e.\u003d 1،6021892 · 10 CL.

ذرات زیر ابتدایی - کوارک ها - اتهامات ± e /3 یا ± 2 e /3، اما آنها در دولت آزاد دیده نمی شوند.

در الکترودینامیک کلاسیک، اتهامات ماکروسکوپیک در نظر گرفته می شود که به طور مداوم در نظر گرفته می شود و هزینه های مداوم را می توان تنها بدون توجه به وجود کوچکترین در نظر گرفت شارژ اولیه. این به این معنی است که مفهوم شارژ بی نهایت کوچک است dQ این معنای فیزیکی و نه به معنای واقعی کلمه ریاضی است: dQ کمی در مقایسه با برخی از اتهامات کامل q.اما هنوز هم در مقایسه با هزینه ابتدایی بسیار زیاد است، که نمی توانستیم اتهامات ابتدایی را در نظر بگیرد.

تداوم شارژ الکتریکی اجازه می دهد تا به طور مداوم در طول خط، سطح، در فضا توزیع شود. این توزیع با تراکم شارژ توصیف شده است. اگر شارژ بیش از یک خط مشخص توزیع شود، آنها درباره چگالی خطی صحبت می کنند:

هنگامی که توزیع شارژ بر روی سطح معرفی می شود تراکم سطح

اگر اتهام در برخی از حوزه های فضا قرار دارد، توزیع آن توسط تراکم فله توصیف شده است

مفهوم "شارژ نقطه" در الکترودینامیک کلاسیک می تواند به معنای دو طرفه داده شود. اول، یک شارژ بی نهایت کوچک برای شارژ نقطه پذیرفته شده است dQ، واقع در یک فضای بی نهایت کوچک از فضا. این مدل شارژ نقطه مربوط به توزیع مداوم آن در فضا است، در این مورد dq \u003d ρdv.ثانیا، در بسیاری از موارد، یک مدل گسسته در فضای شارژ نقطه ای، زمانی که یک بار ماکروسکوپیک است q. هر مقدار در یک نقطه هندسی قرار می گیرد.

شارژ الکتریکی الکتریکی ابتدایی e. همچنین نقطه است. اما در مورد اتهامات جریمه گسسته از ذرات ابتدایی، سپس در چارچوب الکترودینامیک کلاسیک، امکان مطرح کردن این موضوع وجود دارد که ویژگی های معرفی شده در تعامل الکترومغناطیسی از ضعف اتهامات هر دو و توزیع فضایی را مطرح می کند. تعاملات اتهامات ابتدایی بین خود را با الکترودینامیک کوانتومی توصیف می شود.

قانون حفاظت از اتهامات الکتریکی، قانون اساسی فیزیک همراه با قوانین حفاظت از انرژی، پالس و لحظه ای از ضربه است. با توجه به این قانون با هر گونه تعاملات شناخته شده ذرات ابتدایی در میان خود، مقدار جبری اتهامات الکتریکی ذرات به تعامل برابر با مقدار اتهامات الکتریکی ذرات پس از تعامل است. در عین حال، ذرات به گونه ای حفظ نمی شوند، آنها حفظ نمی شوند و آنها را حفظ نمی کنند تعداد کلاز آنجا که برخی از ذرات ناپدید می شوند، در حالی که دیگران ظاهر می شوند.

الکترودینامیک کلاسیک، فرایندهایی را بررسی می کند که در آن هیچ تحول متقابل ذرات شارژ وجود ندارد، بنابراین قانون هزینه های صرفه جویی در اینجا یک اثر ساده برای حفظ حامل های آن - الکترون ها و پروتون ها است. در یک سیستم جداگانه، هزینه الکتریکی ذخیره می شود.

با استفاده از الکتریکی بدن، اصطکاک همیشه شامل هر دو بدن است، و یکی از آنها یک بار مثبت دریافت می کند، و دیگری همان بزرگترین شارژ است، اگر آن را قبل از تعامل بدن به صورت الکتریکی خنثی شود. بنابراین، اتهامات الکتریکی رخ نمی دهد و ناپدید می شوند، آنها تنها می توانند از یک بدن به دیگری منتقل شوند یا در داخل این بدن حرکت کنند. در هر ماده خنثی، اتهام هر دو نشانه در مقادیر مساوی وجود دارد، و به عنوان یک نتیجه از تماس با دو بدن، بخشی از اتهامات از یک بدن به دیگری عبور می کند. برابری میزان اتهامات مثبت و منفی در هر بدن نقض شده است و آنها را به اتهام متاثر می کنند.

قانون کلون.

قانون اصلی تعامل اتهامات الکتریکی توسط آویز Charclock در سال 1785 یافت شد. آزمایشگاهی. آویز این را یافت قدرت تعامل بین دو توپ فلزی شارژ کوچک به طور معکوس متناسب با مربع فاصله بین آنها است و بستگی به ارزش اتهامات و:

ضریب تناسب کجاست؟ نیروهایی که به اتهامات عمل می کنند، مرکزی هستند، یعنی، آنها در امتداد اتهامات مستقیم خط مستقیم هدایت می شوند. برای اتهامات مشابه، کار و نیروی مربوط به اتهامات متقابل اتهامات، برای هزینه های مختلف، و نیروی مربوط به جاذبه متقابل اتهامات است.

قانون کولون را می توان در فرم بردار نوشته شده است:

,

کجا بردار نیروی عمل بر شارژ از اتهام است

شعاع بردار شارژ با شارژ - شعاع شعاع ماژول.

نیروی عمل بر روی اتهام از طرف برابر است

, .

نیروهایی که به اتهامات عمل می کنند، مرکزی هستند و به اتهامات اتصال مستقیم خط هدایت می شوند (شکل 1.1.1).

قانون کولون در این فرم تنها برای تعامل اتهامات الکتریکی نقطه معتبر است، یعنی چنین اجدادی متهم، ابعاد خطی که می تواند در مقایسه با فاصله بین آنها نادیده گرفته شود. علاوه بر این، قدرت تعامل بین اتهامات الکتریکی ثابت را بیان می کند، یعنی این یک قانون الکترواستاتیک است.

فرمول قانون خنک:

قدرت تعامل الکترواستاتیک بین اتهامات الکتریکی دو نقطه به طور مستقیم با مقادیر محصول اتهامات، به طور معکوس متناسب با مربع فاصله بین آنها متناسب است, و به اتهامات مستقیم خط مستقیم هدایت می شود.

ضریب تناسب در قانون کولون بستگی به خواص محیط و انتخاب واحدهای اندازه گیری مقادیر موجود در فرمول دارد. بنابراین، شما می توانید رابطه را تصور کنید

کجا - ضریب بسته به انتخاب سیستم واحد اندازه گیری؛ - یک مقدار بدون ابعاد که خواص الکتریکی محیط را مشخص می کند، نفوذ پذیری دی الکتریک نسبی رسانه نامیده می شود. این به انتخاب سیستم واحد اندازه گیری بستگی ندارد و برابر با یک Vacuo برابر است.

سپس قانون کولون فرم را می گیرد:

برای خلاء، سپس - نفوذ پذیری نسبی دی الکتریک محیط نشان می دهد که چند بار در این محیط، قدرت تعامل بین دو نقطه اتهام الکتریکی و، که از یکدیگر در فاصله، کمتر از خلاء هستند.

در سیستم ضریب، و قانون کولون فرم دارد:

.

این رکورد منطقی قانون CULON است. اینجا - ثابت الکتریکی ،.

در فرم بردار، قانون کولون طول می کشد جایی که - بردار نیروی عمل بر شارژ از شارژ - یک شعاع بردار از شارژ (شکل 1.1.2)، r. - شعاع شعاع ماژول.

هر جسم متهم متشکل از انواع اتهامات الکتریکی نقطه ای است، بنابراین نیروی الکترواستاتیک که بدن آن را به سمت دیگری عمل می کند، برابر با مجموع بردار نیروهایی است که به اتهامات هر نقطه ای از بدن دوم از هر نقطه از هر نقطه از اولین بار از بدن اول استفاده می شود.

میدان الکتریکی. تنش میدان الکترواستاتیک

فضای که در آن اتهام الکتریکی واقع شده است، مشخص است مشخصات فیزیکی. در هر دیگر اتهامات معرفی شده به این فضا توسط نیروهای الکترواستاتیک کولون اداره می شود. اگر در هر نقطه قدرت است، گفته شده است که در این فضای یک میدان قدرت وجود دارد. میدان همراه با ماده نوعی ماده است. اگر زمینه ثابت باشد، این است که در زمان تغییر نمی کند و توسط اتهامات الکتریکی ثابت ایجاد می شود، پس از آن یک میدان الکترواستاتیک نامیده می شود. Elektrostatics فقط زمینه های الکترواستاتیک و تعاملات اتهامات ثابت را بررسی می کند.

مفهوم تنش برای ویژگی های میدان الکتریکی معرفی شده است. تنش در هر نقطه از میدان الکتریکی، بردار نامیده می شود، عددی برابر با نسبت نیرویی است که این زمینه بر روی یک آزمون مثبت آزمون عمل می کند، در این نقطه قرار می گیرد، و مقادیر این شارژ، و به سمت اقدام نیروی.

اتهام محاکمه ای که در این زمینه وارد شده است، نقطه نظر است. این در ایجاد یک میدان که با آن اندازه گیری می شود شرکت نمی کند. علاوه بر این، فرض بر این است که این اتهام زمینه های مورد مطالعه را تحریف نمی کند، یعنی آن، به اندازه کافی کوچک است و باعث توزیع مجدد اتهاماتی که زمینه را ایجاد می کنند، باعث نمی شود.

اگر فیلد برای یک نقطه آزمون معتبر باشد، پس از آن تنش ها

واحدهای تنش در Si N / Cl \u003d v / m.

بیان برای قدرت نقطه شارژ نقطه:

.

در فرم بردار:

در اینجا - یک شعاع بردار از شارژ صرف شده است q. ایجاد یک میدان در این نقطه.

بنابراین، بردارها میدان الکتریکی شارژ نقطه q. در همه نقاط، فیلدها به صورت شعاعی از شارژ هدایت می شوند اگر مثبت باشد (شکل 1.1.3)، و به اتهام، اگر او منفی باشد (شکل 1.1.3).

برای تفسیر گرافیکی میدان الکتریکی، مفهوم خط برق معرفی شده است یا خطوط نخ. آی تی منحنی، مماس در هر نقطه ای که با بردار تنش همخوانی دارد. خط تنش بر روی یک بار مثبت شروع می شود و به منفی می رسد. خط تنش تقاطع نمی کند، از آنجا که در هر نقطه از میدان، بردار تنش تنها یک جهت دارد.

برق برق

برقکاری - پدیده انباشت یک بار الکتریکی. نه کمتر از دو بدن همیشه در برق دخیل هستند. برای جریان پدیده بین بدن، تماس نزدیک ضروری است. گاهی اوقات این تماس در هزینه اصطکاک بین بدن ها به دست می آید، که منجر به نظر اشتباه در مورد نیاز به اصطکاک و یا انجام کار بر روی برق الکتریکی می شود. پدیده الکتریکی از طریق حرکت هزینه های آزاد (الکترونها) توضیح داده شده است.

روش های متعددی از برق وجود دارد.

1. اصطکاک الکتریکی. در عین حال، دو بدن که قبلا تخلیه شده از مواد مختلف ساخته شده استفاده می شود. در فرآیند برق، اتهام هر دو بدن را جمع می کند، یکی - مثبت، دیگری منفی و برابر اولین ماژول شارژ بدن (قانون صرفه جویی در هزینه) است. از نظر تئوری مولکولی-جنبشی، با الکتریکی با اصطکاک، ماده ای با یک تعامل قوی تر الکترون ها را در ماده دوم جذب می کند و یک بار منفی را جمع می کند.

2. تماس برق. در این مورد، چندین بدن می توانند شرکت کنند، که قادر به انجام اتهامات الکتریکی هستند. برای تماس با یک یا چند بدن دارای هزینه های الکتریکی. پس از تماس با اتهامات توزیع شده نسبت به ظرفیت الکتریکی تلفن.

3. برق القاء الکترواستاتیک ("هادی ها را در میدان الکتریکی" ببینید).

تعامل اتهامات. دو نوع شارژ

شارژ الکتریکی - اصلی اسکالر کمیت فیزیکیتعیین شدت تعاملات الکترومغناطیسی. گفته می شود که اگر نیروهای طبیعت الکتریکی یا مغناطیسی با سایر اجساد تشخیص داده شوند، بدن شارژ الکتریکی دارد. واحد شارژ الکتریکی از طریق واحد نیروی فعلی معرفی شده است.

[q.] \u003d cl \u003d a ∙ s

1 کل - این اتهام عبور از یک مقطع از هادی در جریان 1 و 1 ثانیه است.

خواص شارژ الکتریکی به دست آمده به صورت تجربی را در نظر بگیرید.

1. دو نوع اتهام الکتریکی وجود دارد. مثبت آنها اتهامات شیشه ای را می خوانند، زمانی که اصطکاک الکتریکی در مورد ابریشم به دست آمده است. یک بار مثبت کمبود الکترون است. منفی آنها اتهام یک چوب آبنوس را می خوانند، زمانی که اصطکاک الکتریکی در مورد پشم (خز) به دست آمده است. شارژ منفی - این بیش از حد الکترون در بدن است.

2. اتهامات همان نام دفع می شوند، به دست آمده جذب می شوند. نیروهای تعامل اتهامات نقطه ای در امتداد راست، که آنها را متصل می کند، هدایت می شود. بزرگی از تعامل در قانون کولون شرح داده شده است.

3. محدودیت ظرافت یک بار الکتریکی وجود دارد. ابتدایی تماس با حداقل (غیر قابل تقسیم) شارژ الکتریکی. ذرات ابتدایی با شارژ اولیه مثبت - پروتون، منفی الکترون. ارزش اتهام ابتدایی یک ثابت فیزیکی اساسی است: e. \u003d 1.6 ∙ 10 -19 CL.

بار الکتریکی گسسته: | q.| = نای.

شارژ الکتریکی دارای ویژگی صرفه جویی است.

برای شناسایی هزینه ها استفاده می شود الکتروکوسی.

قانون حفاظت الکتریکی

یکی از خواص اصلی شارژ الکتریکی توانایی آن برای نجات است. قانون حفظ شارژ الکتریکی: در یک سیستم الکتریکی جدا شده، مقدار جبری اتهامات الکتریکی تمامی بدن موجود در این سیستم ثابت باقی می ماند.

سیستم جدا شده الکتریکی - سیستم، در سراسر مرز که هیچ انتقال شارژ در هر جهت وجود دارد.

قانون کلون.

قانون تعامل اتهامات الکتریکی توسط فیزیکدان آزمایشی فرانسوی SH ایجاد شد. آویز در نیمه دوم قرن XVIII. این قانون به شرح زیر است: ماژول نیروی تعامل دو اتهام نقطه ثابت به طور مستقیم متناسب با محصول ماژول های این اتهامات و معکوس متناسب با مربع فاصله بین آنها است.

برای خلاء و هوا، قانون Kulon مانند این ثبت شده است:

جایی که k. - ضریب تناسب، بسته به انتخاب واحدها. در S.

جایی که – ثابت الکتریکی.

برای یک محیط دی الکتریک همگن و ایزوتروپیک بی نهایت، قانون Kulon فرم دارد:

جایی که ε نفوذپذیری دی الکتریک محیط است که در آن اتهامات وجود دارد.

قانون کولون برای منصفانه است اتهامات نقطه - بدن های شارژ که ابعاد آنها بسیار کمتر از سایر اندازه های سیستم مورد توجه است. اگر بدن شارژ شده در شرایط این کار را نمی توان یک شارژ نقطه ای در نظر گرفت، سپس آن را به عنوان مجموعه ای از اتهامات نقطه در نظر گرفته می شود. نیرویی که چنین بدنی بر روی بدن دیگری عمل می کند، بر اساس اصل ابراز نیروها تعیین می شود.

اثر میدان الکتریکی بر اتهامات الکتریکی

برای توصیف تعامل اتهامات الکتریکی در ابتدای قرن نوزدهم، فیزیکدان انگلیسی M. فارادی پیشنهاد کرد که از مفهوم یک میدان الکتریکی استفاده کند.

میدان الکتریکی - رسانه مواد، که یک واسطه ی یک بار شارژ به دیگری است و این عمل را با نرخ نهایی انتقال می دهد.

ایده فارادی: هر شارژ الکتریکی یک شیء مادی را در اطراف فضای آن ایجاد می کند - میدان الکتریکیکه بر روی سایر اتهامات الکتریکی با برخی از نیرو اعمال می شود قدرت الکتریکی ، و کاهش می یابد به عنوان آن را از اتمام حذف، ایجاد آن.

شارژ به فضای اطراف با خواص فیزیکی خاص می دهد، مهمتر از همه این است که اثر الکتریکی بر روی هر شارژ قرار داده شده در این فضا است.

فیلد ایجاد شده توسط اتهامات الکتریکی ثابت شده در طول زمان تغییر نمی کند و نامیده می شود الکترواستاتیک.

میدان های الکتریکی به صورت گرافیکی استفاده می شود خطوط خاموش - خطوط ماسک هایی که در هر نقطه با جهت بردار ولتاژ در این نقطه همخوانی دارند. آلودگی گرافیک میدان های الکتریکی مطابق با قوانین زیر داده می شود:

1) خطوط برق میدان الکتریکی شروع می شود اتهامات مثبت و به پایان می رسد؛

2) خطوط برق تقسیم نمی شوند؛

3) تراکم خطوط متناسب با ماژول بردار ولتاژ در این مکان فیلد است.

این ارقام شامل چند نمونه از زمینه های گرافیکی از زمینه ها است.