Электрическое поле создано отрицательным зарядом какое направление. Электрическое поле. Напряженность поля

«Электростатическое поле» - Главное свойство любого электрического поля? Напряженность поля точечного заряда. Электризация через влияние (электростатическая индукция). Напряженность электрического поля. Создаем ли мы заряды при электризации тел? Может ли заряд существовать независимо от частицы? Электризация соприкосновением с заряженным телом.

«Электризация тел» - Наэлектризованные тела взаимодействуют друг с другом: или притягиваются, или отталкиваются. Козьма Прутков. Электризация трением. Развитие навыков выделять электрические явления в природе и технике. Трут так же янтарь о янтарь, об алмаз, о стекло и многое другое. Явления являющиеся следствием электризации.

«Основы электростатики» - Неполярные диэлектрики. Электроемкость. Работа однородного электростатического поля. Конденсаторы. Линии напряженности. Коэффициент пропорциональности. Напряженность. Эквипотенциальные поверхности. Электрическое поле материально. Электроемкость определяется геометрическими размерами проводников. Статический заряд.

«Явление электризации» - Желтая смола. Использование электризации. Электризация. Электричество. Крупинки муки. Взаимодействие зарядов. Копчение. Развитие навыков. Электризация в природе и в жизни. Электростатические фильтры. Электрический заряд. Два рода зарядов.

«Статическое электричество» - Поднятие настроения. Ковровые покрытия. Накопление статического электричества. Нормализация давления. Воздух в комнате увлажняйте с помощью пульверизатора и раз в день протирайте влажной тряпкой. В наши дни большинство людей практически лишены возможности «сбросить» лишнее электричество. Лишнее электричество обязательно должно выводиться из организма способом заземления.

«Физика «Электростатика»» - Принцип суперпозиции полей. Коэффициент пропорциональности. Основные свойства электрического поля. Кулон. Какие взаимодействия называются электромагнитными. Явление электризации. Значение. Что называют линиями напряженности электрического поля. Заряды каких знаков находятся на изображении. Закон Кулона.

Всего в теме 14 презентаций

12. Диэлектрики в эл.поле. Молекулы полярных и неполярных диэлектриков в эл.поле. Поляризация диэлектриков. Виды поляризации.

1. Полярные диэлектрики.

В отсутствии поля каждый из диполей обладает электрическим моментом, но вектора электрических моментов молекул расположены в пространстве хаотично и сумма проекций электрических моментов на любое направление равна нулю:

Если теперь диэлектрик поместить в электрическое поле (рис. 18), то на каждый диполь начнет действовать пара сил, которая создаст момент под действием которого диполь будет поворачиваться вокруг оси, перпендикулярной плечу, стремясь к конечному положению, когда вектор электрического момента будет параллелен вектору напряженности электрического поля. Последнему будет мешать тепловое движение молекул, внутреннее трение и т.д. и поэтому

электрические моменты диполей будут составлять некоторые углы с направлением вектора внешнего поля, но теперь уже у большего числа молекул будут составляющие проекции электрических моментов на направление, совпадающее, например, с напряженностью поля и сумма проекций всех электрических моментов уже будет отлична от нуля.

Величина, показывающая способность диэлектрика созда-вать большую или меньшую поляризацию, то есть харак-теризующая податливость диэлектрика к поляризации называется диэлектрической восприимчивостью или поляризуемостью диэлектрика ().

16. Поток вектора эл.индукции(однородного и неоднород-ного опля). Поток через замкнутую поверхность. Т.Гаусса для эл. Поля в среде.

Подобно потоку вектора напряженности можно ввести и понятие потока вектора индукции , оставив то же свойство, что и для напряженности-вектор индукции пропорционален числу линий, проходящих через единицу площади поверхности. Можно указать следующие свойства:

1.Поток через плоскую поверхность в однородном поле (рис. 22).В этом случае вектор индукции направлен по полю и поток линии индукции может быть выражен следующим образом:

2. Поток вектора индукции через поверхность в неоднородном поле подсчитывают путем разбиения поверхности на элементы столь малые, чтобы их можно было считать плоскими, а поле вблизи каждого элемента однородным. Полный поток вектора индукции будет равен:

3. Поток вектора индукции через замкнутую поверхность.

Рассмотрим поток вектора индукции пересекающего замкнутую поверхность (рис.23). Условимся направление внешних нормалей считать положительными. Тогда в тех точках поверхности, где вектор индукции направлен по касательной к линии индукции наружу, угол

и поток линий индукции будет положительным, а там, где вектор D индукции будет положительным, а там, где вектор D направлен внутрь поверхности, поток линий индукции будет отрицательным, т.к и .Таким образом общий поток линий индукции пронизывающих замкнутую поверхность насквозь равен нулю.

На основании теоремы Гаусса получаем, что внутри замкнутой поверхности, проведенной в проводнике, некомпенсированные электрические заряды отсутствуют. Это свойство сохраняется и в том случае, когда проводнику сообщен избыточный заряд

На противоположной стороне возникнет равный по величине, но положительный заряд. В результате внутри проводника возникнет индуцированное электрическое поле Е инд , направленное навстречу внешнему полю, которое будет расти до тех пор, пока оно не сравняется с внешним полем и таким образом результирующее поле внутри проводника становится равно нулю. Этот процесс происходит в течение очень короткого времени.

Индуцированные заряды располагаются на поверхности проводника в очень тонком слое.

Потенциал во всех точках проводника остается одинаков, т.е. внешняя поверхность проводника является эквипотенциальной.

Замкнутый полый проводник экранирует только поле внешних зарядов. Если электрические заряды находятся внутри полости, то индукционные заряды возникнут не только на внешней поверхности проводника, но и на внутренней и замкнутая проводящая полость уже не экранирует поле электрических зарядов помещенных внутрь ее.

. Напряженность поля вблизи проводника прямо пропорциональна поверхностной плотности заряда на нем.

Электрическое поле. Напряженность поля.

I уровень. Познакомимся с параграфом

Рассмотренный ранее закон Кулона устанавливает количественные и качественные особенности взаимодействия точечных электрических зарядов в вакууме. Однако этот закон не дает ответа на весьма важный вопрос о механизме взаимодействия зарядов, т.е. посредством чего передается действие одного заряда на другой. Поиск ответа на этот вопрос привел английского физика М. Фарадея к гипотезе о существовании электрического поля , справедливость которой была полностью подтверждена последующими исследованиями. Согласно идее Фарадея электрические заряды не действуют друг на друга непосредственно. Каждый из них создает в окружающем пространстве электрическое поле. Поле одного заряда действует на другой заряд, и наоборот.

Все сказанное позволяет дать следующее определение:

электрическое поле – это особый вид материи, посредством которого осуществляется взаимодействие электрических зарядов.

Свойства электрического поля

Электрическое поле материально, т.е. существует независимо от наших знаний о нем.

Порождается электрическим зарядом: вокруг любого заряженного тела существует электрическое поле.

Поле, созданное неподвижными электрическими зарядами, называется электростатическим .

***Электрическое поле может быть создано и переменным магнитным полем. Такое электрическое поле называется вихревым .

Обнаружить электрическое поле можно по действию его на электрические заряды с некоторой силой.

Электрическое поле распространяется в пространстве с конечной скоростью, равной скорости света в вакууме.

Таким образом, если один из взаимодействующих зарядов переместить в другую точку пространства, то второй заряд почувствует изменение положения первого заряда не мгновенно, а спустя некоторый промежуток времени , где с - скорость света в вакууме, l - расстояние между зарядами.

Напряженность электрического поля

Недостаточно утверждать, что электрическое поле существует. Надо ввести количественную характеристику поля. После этого электрические поля можно будет сравнивать друг с другом и продолжать изучать их свойства. Электрическое поле обнаруживается по силам, действующим на электрический заряд. Можно утверждать, что мы знаем о поле все, что нужно, если будем знать силу, действующую на любой заряд в любой точке поля. Поэтому надо ввести такую характеристику поля, знание которой позволит определить эту силу.

Для изучения электрического поля будем использовать пробный заряд.

Под пробным зарядом будем понимать положительный точечный заряд, не изменяющий изучаемое электрическое поле.

Пусть электрическое поле создается точечным зарядом q 0 . Если в это поле внести пробный заряд q 1 , то на него будет действовать сила F .

Обратите внимание, что в данной теме мы используем два заряда: источник электрического поля q 0 и пробный заряд q 1 . Электрическое поле действует только на пробный заряд q 1 и не может действовать на свой источник, т.е. на заряд q 0 .

Согласно закону Кулона эта сила пропорциональна заряду q 1:

Поэтому отношение силы, действующей на помещаемый в данную точку поля заряд q 1 , к этому заряду в любой точке поля:

не зависит от помещенного заряда q 1 и может рассматриваться как характеристика поля. Эту силовую характеристику поля называют напряженностью электрического поля .

Подобно силе, напряженность поля – векторная величина, ее обозначают буквой E.

Напряженность поля равна отношению силы, с которой поле действует на точечный заряд, к этому заряду:

.

Сила, действующая на заряд q со стороны электрического поля, равна:

.

Если в точке А заряд q > 0, то векторы E A и F A направлены в одну и ту же сторону; при q

От знака заряда q , на который действует поле, не зависит направление вектора, а зависит направление силы (рис.)

В СИ напряженность выражается в ньютонах на кулон (Н/Кл).

Значение напряженности электрического поля, созданного:

сферой радиуса R с зарядом q , на расстоянии l от центра сферы в точке C (рис. 3), равно

, если l ≥ R ;

, если l R.

Принцип суперпозиции полей

А чему будет равна напряженность в некоторой точке электрического поля, созданного несколькими зарядами q 1 , q 2 , q 3 , …?

Поместим в данную точку пробный заряд q . Пусть F 1 - это сила, с которой заряд q 1 действует на заряд q ; F 2 - это сила, с которой заряд q 2 действует на заряд q и т.д. Из динамики вы знаете, что если на тело действует несколько сил, то результирующая сила равна геометрической сумме сил, т.е.

.

Разделим левую и правую часть уравнения на q :

.

Если учтем, что , мы получим, так называемый, принцип суперпозиции полей

напряженность электрического поля, созданного несколькими зарядами q 1 , q 2 , q 3 , …, в некоторой точке пространства равна векторной сумме напряженностей

, полей, создаваемых каждым из этих зарядов:

.

Благодаря принципу суперпозиции для нахождения напряженности поля системы точечных зарядов в любой точке достаточно знать выражение для напряженности E поля точечного заряда. На рисунке показано, как геометрически определяется напряженность поля.

Для определения напряженности поля, создаваемого заряженным телом конечных размеров (не точечных зарядов), нужно поступать следующим образом. Мысленно разделить тело на маленькие элементы, каждый из которых можно считать точечным. Определить заряды всех этих элементов и найти напряженности полей, созданных всеми ими в заданной точке. После этого сложить геометрически напряженности от всех элементов тела и найти результирующую напряженность поля. Для тел сложной формы это трудная, но в принципе разрешимая задача. Для ее решения нужно знать, как заряд распределен на теле.

Линии напряженности

Электрическое поле не действует на органы чувств. Его мы не видим. Тем не менее распределение поля в пространстве можно сделать видимым. Английский физик Майкл Фарадей в 1845 году предложил изображать электрическое поле с помощью силовых линий и получал своеобразные карты, или диаграммы поля.

Силовая линия (или линия напряженности) - это воображаемая направленная линия в пространстве, касательная к которой в каждой точке совпадают с направлением вектора напряженности в этой точке.

По картине силовых линий можно судить не только о направлении вектора, но и о его значении. Действительно, для точечных зарядов напряженность поля увеличивается по мере приближения к заряду, а силовые линии при этом сгущаются. Где силовые линии гуще там напряженность больше и наоборот.

Число силовых линий, приходящихся на поверхность единичной площади, расположенную нормально к силовым линиям, пропорционально модулю напряженности.

Картины силовых линий

Построить точную картину силовых линий заряженного тела – сложная задача. Нужно сначала вычислить напряженность поля Е (х, у, z ) как функцию координат. Но этого еще мало. Остается непростая задача проведения непрерывных линий так, чтобы в каждой точке линии касательная к ней совпадала с направлением напряженности. Такую задачу проще всего поручить компьютеру, работающему по специальной программе.

Впрочем, строить точную картину распределения силовых линий не всегда необходимо. Иногда достаточно рисовать приближенные картины, не забывая что:

силовые линии - это незамкнутые линии: они начинаются на поверхности положительно заряженных тел (или в бесконечности) и оканчиваются на поверхности отрицательно заряженных тел (или в бесконечности);

силовые линии не пересекаются, так как в каждой точке поля вектор напряженности имеет лишь одно направление;

между зарядами силовые линии нигде не прерываются.

На рисунках изображены картины силовых линий:

положительно и отрицательно заряженных шариков

двух разноименно заряженных шариков

двух одноименно заряженных шариков)

двух пластин, заряды которых равны по модулю и противоположны по знаку

На рисунке видно, что в пространстве между пластинами вдали от краев пластин силовые линии параллельны: электрическое поле здесь одинаково во всех точках.

Электрическое поле, напряженность которого одинакова во всех точках пространства, называется однородным .

Не следует думать, что линии напряженности – это существующие в действительности образования вроде растянутых упругих нитей или шнуров, как предполагал сам Фарадей. Линии напряженности лишь помогают представить распределение поля в пространстве и не более реальны, чем меридианы и параллели на земном шаре.

Однако силовые линии можно сделать «видимыми». Для этого нужно металлические тела (электроды) соединить с полюсами электростатической машины и погрузить в вязкий диэлектрик (например, в касторовое или вазелиновое масло). В эту жидкость надо насыпать и хорошо перемешать продолговатые частицы изолятора (например, вискозы, асбеста, манной крупы, семян или мелко настриженный волос). При заряжении электродов в жидкости создается достаточно сильное электрическое поле. Под влиянием электрического поля частицы диэлектрика поляризуются: на их концах появляются заряды противоположного знака. Частицы поворачиваются во внешнем поле вдоль линий напряженности, и заряды на их концах взаимодействуют друг с другом. Разноименные заряды притягиваются, а одноименные отталкиваются.

II уровень. Попробуйте выполнить задания

q . q увеличить в 4 раза?

Не изменится.

Увеличится в 4 раза.

Уменьшится в 4 раза.

Напряженность электростатического поля определена с помощью заряда q . Как изменится модуль напряжен­ности, если заряд q уменьшить в 3 раза?

Как изменится по модулю напряженность электриче­ского поля точечного заряда в точке А при увеличении точечного заряда в 2 раза и расстояния от заряда до точ­ки А тоже в 2 раза?

Не изменится.

Увеличится в 2 раза.

Уменьшится в 2 раза.

В зависимости от знака заряда, который создает электростатическое поле.

Укажите, как изменится по модулю напряженность электрического поля точечного заряда в точке А при увеличении точечного заряда в 2 раза и уменьшении расстояния от заряда до точки А тоже в 2 раза.

III уровень. Проверьте, все ли Вы усвоили

Заряд в 1,3ּ10 -9 Кл в керосине на расстоянии 0,005 м притягивает к себе второй заряд с силой 2ּ10 -4 Н. Найдите величину второго заряда. Ди­электрическая проницаемость керосина равна 2.

Два заряда по 4ּ10 -8 Кл, разделенные слюдой тол­щиной 1 см, взаимодействуют с силой 1,8ּ10 -2 Н. Определить диэлектрическую проницаемость слю­ды.

В некоторой точке поля на заряд 2 нКл действует сила 0,4 мкН. Найти напряженность поля в этой точке.

На маленьком шарике находится заряд 10 нКл. Чему равна напряженность поля на расстоянии 0,1 м от центра шарика?

Вычислите напряженность поля, создаваемого зарядом 5 Кл на расстоянии 1 км от него.

В электрическом поле напряженности 300 кВ/м находится заряд 10 нКл. Какая сила действует на этот заряд?

Проводящий шарик, несущий заряд 1,8ּ10 -8 Кл, привели в соприкосновение с такими же дву­мя шариками, один из которых имел заряд -0,3ּ10 -8 Кл, а другой был не заряжен. Как рас­пределился заряд между шариками? С какой силой будут взаимодействовать в вакууме два из них на расстоянии 5 см один от другого? (0,5*10 ^-8 Кл)

Два точечных заряда 2 мкКл и 1 мкКл расположены на расстоянии 2 м друг от друга. Чему равна величина напряженности электростатического поля в середине отрезка, соединяющего ряды? (9000Н/Кл)

Одноименные заряды по 0,1 мкКл каждый находятся на расстоянии 6 см друг от друга. Найдите напряженность поля в точке, удаленной на 5 см от каждого из зарядов. (576кН/Кл)

Между зарядами +q и +9q расстояние 8 см. На каком расстоянии от первого заряда находится точка, в которой напряженность поля равна нулю? (2см)

IV уровень. Это сложная задача, однако, если Вы ее решите, то сделаете заметный шаг в познании физики, у Вас будут все основания относиться к себе с большим уважением, чем прежде

С каким ускорением движется электрон в поле напряженностью 10 кВ/м? ()1,76*10 -15 м/с 2)

Тонкая шелковая нить выдерживает максималь­ную силу натяжения 10 мН. На этой нити под­вешен шарик массы 0,6 г, имеющий положи­тельный заряд 11 нКл. Снизу в направлении линии подвеса к нему подносят шарик, имею­щий отрицательный заряд -13 нКл. При каком расстоянии между шариками нить разорвётся? (1,8 см)