избыточное давление на жидкость, равное при известном краевом угле и
радиусе [pic]. Коэффициент ( называется коэффициентом поверхностного
натяжения. Капилляром называется трубка с малым внутренним диаметром. При
полном смачивании сила поверхностного натяжение направлена вдоль
поверхности тела. В этом случае подъем жидкости по капилляру продолжается
под действием этой силы до тех пор, пока сила тяжести не уравновесит силу
поверхностного натяжения [pic], т.к. [pic], то [pic].
34. Электрический заряд. Взаимодействие заряженных тел. Закон Кулона. Закон
сохранения электрического заряда.
Ни механика, ни МКТ не в состоянии объяснить природу сил, связывающих
атомы. Законы взаимодействия атомов и молекул можно объяснить на основе
представления об электрических зарядах. Взаимодействие тел, обнаруживаемое в этом опыте
называется электромагнитным, и обуславливается электрическими зарядами.
Способность зарядов притягиваться и отталкиваться объясняется
предположением о существовании двух видов зарядов – положительному и
отрицательному. Тела, заряженные одинаковым зарядом, отталкиваются, разным
– притягиваются. Единицей заряда является кулон – заряд, проходящий через
поперечное сечение проводника за 1 секунду при силе тока в 1 ампер. В
замкнутой системе, в которую не входят извне электрические заряды и из
которого не выходят электрические заряды при любых взаимодействиях
алгебраическая сумма зарядов всех тел постоянна. Основной закон
электростатики, он же закон Кулона, гласит, что модуль силы взаимодействия
между двумя зарядами прямо пропорционален произведению модулей зарядов и
обратно пропорционален квадрату расстояния между ними [pic]. Сила
направлена вдоль прямой, соединяющей заряженные тела. Является силой
отталкивания или притяжение, в зависимости от знака зарядов. Постоянная k
в выражении закона Кулона равна [pic]. Вместо этого коэффициента используют
т.н. электрическую постоянную, связанную с коэффициентом k выражением
[pic], откуда [pic]. Взаимодействие неподвижных электрических зарядов
называется электростатическим.
35. Электрическое поле. Напряженность электрического поля. Принцип
суперпозиции электрических полей.
Вокруг каждого заряда на основании теории близкодействия существует
электрическое поле. Электрическое поле – материальный объект, постоянно
существует в пространстве и способно действовать на другие заряды.
Электрическое поле распространяется в пространстве со скоростью света.
Физическая величина, равная отношению силы, с которой электрическое поле
действует на пробный заряд (точечный положительный малый заряд, не влияющий
на конфигурацию поля), к значению этого заряда, называется напряженностью
электрического поля[pic]. Используя закон Кулона возможно получить формулу
для напряженности поля, создаваемого зарядом q на расстоянии r от заряда
[pic]. Напряженность поля не зависит от заряда, на который оно действует.
Если на заряд q действуют одновременно электрические поля нескольких
зарядов, то результирующая сила оказывается равной геометрической сумме
сил, действующих со стороны каждого поля в отдельности. Это называется
принципом суперпозиции электрических полей [pic]. Линией напряженности
электрического поля называется линия, касательная к которой в каждой точке
совпадает с вектором напряженности. Линии напряженности начинаются на
положительных зарядах и оканчиваются на отрицательных, или же уходят в
бесконечность. Электрическое поле, напряженность которого одинакова по всем
в любой точке пространства, называется однородным электрическим полем.
Приблизительно однородным можно считать поле между двумя параллельными
разноименно заряженными металлическими пластинками. При равномерном
распределении заряда q по поверхности площади S поверхностная плотность
заряда равна [pic]. Для бесконечной плоскости с поверхностной плотностью
заряда ( напряженность поля одинакова во всех точках пространства и равная
[pic].
36. Работа электростатического поля при перемещении заряда. Разность
потенциалов.
При перемещении заряда электрическим полем на расстояние [pic] совершенная
работа равна [pic]. Как и в случае с работой силы тяжести, работа
кулоновской силы не зависит от траектории перемещения заряда. При изменении
направления вектора перемещения на 1800 работа сил поля меняет знак на
противоположный. Таким образом, работа сил электростатического поля при
перемещении заряда по замкнутому контуру равна нулю. Поле, работа сил
которого по замкнутой траектории равна нулю, называется потенциальным
полем.
Точно так же, как тело массой m в поле силы тяжести обладает потенциально
энергией, пропорциональной массе тела, электрический заряд в
электростатическом поле обладает потенциальной энергией Wp,
пропорциональной заряду. Работа сил электростатического поля равна
изменению потенциальной энергии заряда, взятому с противоположным знаком. В
одной точке электростатического поля разные заряды могут обладать различной
потенциальной энергией. Но отношение потенциальной энергии к заряду для
данной точки есть величина постоянная. Эта физическая величина называется
потенциалом электрического поля [pic], откуда потенциальная энергия заряда
равна произведению потенциала в данной точке на заряд. Потенциал –
скалярная величина, потенциал нескольких полей равен сумме потенциалов этих
полей. Мерой изменения энергии при взаимодействии тел является работа. При
перемещении заряда работа сил электростатического поля равна изменению
энергии с противоположным знаком, поэтому [pic]. Т.к. работа зависит от
разности потенциалов и не зависит от траектории между ними, то разность
потенциалов можно считать энергетической характеристикой
электростатического поля. Если потенциал на бесконечном расстоянии от
заряда принять равным нулю, то на расстоянии r от заряда он определяется по
формуле [pic].
37. Напряжение. Электроемкость. Конденсаторы.
Отношение работы, совершаемой любым электрическим полем при перемещении
положительного заряда из одной точки поля в другую, к значению заряда
называется напряжением между этими точкам [pic], откуда работа [pic]. В
электростатическом поле напряжение между двумя любыми точками равно
разности потенциалов между этими точками [pic]. Единица напряжения (и
разности потенциалов) называется вольтом, [pic]. 1 вольт равен такому
напряжению, при котором поле совершает работу в 1 джоуль по перемещению
заряда в 1 кулон. С одной стороны, работа по перемещению заряда равна
произведению силы на перемещение. С другой стороны, она может быть найдена
по известному напряжению между участками пути. Отсюда[pic]. Единицей
напряженности электрического поля является вольт на метр (в/м).
Конденсатор – система из двух проводников, разделенных слоем диэлектрика,
толщина которого мала по сравнению с размерами проводников. Между
пластинами напряженность поля равна удвоенной напряженности каждой из
пластин, вне пластин она равна нулю. Физическая величина, равная отношению
заряда одной из пластин к напряжению между обкладками называется
электроемкостью конденсатора [pic]. Единица электроемкости – фарад,
емкостью 1 фарад обладает конденсатор, между обкладками которого напряжение
равно 1 вольту при сообщении обкладкам заряда по 1 кулону. Напряженность
поля между пластинами твердого конденсатора равна сумме напряженность ей
пластин. [pic], а т.к. для однородного поля выполняется [pic], то [pic],
т.е. электроемкость прямо пропорциональна площади обкладок и обратно
пропорциональна расстоянию между ними. При введении между пластинами
диэлектрика, его электроемкость повышается в ( раз, где ( – диэлектрическая
проницаемость вводимого материала.
38. Диэлектрическая проницаемость. Энергия электрического поля.
Диэлектрическая проницаемость это физическая величина, характеризующая
отношение модуля напряженности электрического поля в вакууме к модулю
электрического поля в однородном диэлектрике. Работа электрического поля
равна[pic], но при зарядке конденсатора его напряжение вырастает от 0 до
U, поэтому[pic]. Следовательно, и потенциальная энергия конденсатора равна
[pic].
39. Электрический ток. Сила тока. Условия существования электрического
тока.
Электрическим током называется упорядоченное движение электрических
зарядов. За направление тока принято движение положительных зарядов.
Электрические заряды могут упорядоченно двигаться под действием
электрического поля. Поэтому достаточным условием существования тока
является наличие поля и свободных носителей заряда. Электрическое поле
может быть создано двумя соединенными разноименно заряженными телами.
Отношение заряда (q, переносимого через поперечное сечение проводника за
интервал времени (t к этому интервалу называется силой тока [pic]. Если
сила тока со временем не изменяется, то ток называется постоянным. Чтобы
ток существовал проводнике в течение длительного времени, необходимо, чтобы
условия, вызывающие ток, были неизменными. . Силы, вызывающие перемещение заряда внутри источника тока,
называются сторонним силами. В гальваническом элементе (а любая батарейка –
г.э.???) ими являются силы химической реакции, в машине постоянного тока –
сила Лоренца.
40. Закон Ома для участка цепи. Сопротивление проводников. Зависимость
сопротивления проводников от температуры. Сверхпроводимость.
Последовательное и параллельное соединение проводников.
Отношение напряжения между концами участка электрической цепи к силе тока
есть величина постоянная, и называется сопротивлением [pic]. Единица
сопротивления 0 ом, сопротивлением в 1 ом обладает такой участок цепи, в
котором при силе тока 1 ампер напряжение равно 1 вольту. Сопротивление
прямо пропорционально длине и обратно пропорционально площади поперечного
сечения [pic], где ( – удельное электрическое сопротивление, величина
постоянная для данного вещества при данных условиях. При нагревании
удельное сопротивление металлов увеличивается по линейному закону [pic],
где (0 – удельное сопротивление при 0 0С, ( – температурный коэффициент
сопротивления, особый для каждого металла. При близких к абсолютному нулю
температурах сопротивление веществ резко падает до нуля. Это явление
называется сверхпроводимостью. Прохождение тока в сверхпроводящих
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11
