Încărcarea electrică este o cantitate fizică care caracterizează abilitatea organelor de a intra în interacțiuni electromagnetice. Se măsoară în Coulombs.
Încărcarea electrică elementară este încărcătura minimă pe care particulele elementare o au (o sarcină a unui proton și a unui electron).
Corpul are o sarcină. atunci are electroni în exces sau lipsă. O astfel de încărcare este notată cu q = ne. (este egal cu numărul de taxe elementare).
Electrificați corpul - creați un exces și o lipsă de electroni. Metode: electrificarea prin frecare și electrificarea prin contact.
O încărcătură de puncte q este sarcina unui corp, care poate fi considerat un punct material.
Încărcare de încercare (
Legea conservării sarcinii: într-un sistem izolat, suma algebrică a sarcinilor tuturor corpurilor rămâne constantă pentru orice interacțiune a acestor corpuri între ele.
Legea lui Coulomb: forțele de interacțiune ale încărcărilor cu două puncte sunt proporționale cu produsul acestor încărcări, invers proporțional cu pătratul distanței dintre ele, depind de proprietățile mediului și sunt direcționate de-a lungul liniei drepte care leagă centrele.
Câmpul electric este mediul material prin care are loc interacțiunea încărcărilor electrice.
Proprietățile câmpului electric:
Există un câmp electric în jurul oricărei încărcări. Dacă încărcarea este staționară, câmpul este electrostatic.
Câmpul electric acționează asupra oricărei încărcări plasate în el în conformitate cu legea lui Coulomb. Este posibil să se detecteze un câmp electric numai prin acțiunea sa asupra altor sarcini.
Câmpul electric există în orice mediu și se propagă la o rată finită:
Câmpul electric nu are limite clare. Acțiunea sa scade odată cu creșterea distanței de sarcina care o creează.
Caracteristicile câmpului electric:
Intensitate (E) - o cantitate vector, egală cu forța exercitată asupra unei unități de încărcare de testare, plasat la un anumit punct.
Direcția este aceeași cu cea a forței care acționează.
Intensitatea nu depinde nici de puterea, nici de magnitudinea sarcinii de încercare.
Suprapunerea câmpurilor electrice. intensitatea câmpului creată de mai multe încărcări este egală cu suma vectorială a punctelor forte ale câmpurilor fiecărei încărcări:
Din punct de vedere grafic, câmpul electronic este reprezentat de linii de tensiune.
Linia de tensiune - o linie, tangenta la care in fiecare punct coincide cu directia vectorului tensiunii.
Proprietățile liniilor de tensiune. Ele nu se intersectează, doar o singură linie poate fi trasă în fiecare punct; ele nu sunt închise, ieșite din sarcina pozitivă și intră în negativ sau sunt împrăștiate la infinit.
Un câmp electric omogen este un câmp al cărui vector de stres la fiecare punct este același în mărime și direcție.
+ -
Un câmp electric neomogen este un câmp al cărui vector de stres la fiecare punct nu este același în mărime și direcție.
Câmpul electric constant - vectorul tensiunii nu se schimbă.
Un câmp electric neconstant - vectorul tensiunii se schimbă.
Lucrarea câmpului electric la transferul de sarcină.
, unde F este forța, S este deplasarea,
Pentru un domeniu omogen: forța este constantă.
Lucrarea nu depinde de forma traiectoriei; lucrul la deplasarea de-a lungul unei traiectorii închise este zero.
Pentru un câmp neomogen:
Potențialul câmpului electric este raportul dintre munca efectuată de câmp, mutarea încărcăturii electrice de încercare în infinit și valoarea acestei încărcări.
Pentru un domeniu omogen: diferența de potențial este tensiunea:
Capacitatea electrică - capacitatea organismelor de a acumula sarcină electrică; raportul încărcare-potențial, care este întotdeauna constant pentru un anumit conductor.
Nu depinde de încărcare și nu depinde de potențial. Dar depinde de dimensiunea și forma conductorului; din proprietățile dielectrice ale mediului.
Capacitatea electrică este crescută dacă există aproape orice conductori sau dielectrici.
Un condensator este un dispozitiv pentru acumularea unei încărcări. Capacitate electrică:
Un condensator plat este două plăci metalice, între care este un dielectric. Capacitatea electrică a unui condensator plat:
Energia unui condensator încărcat este egală cu munca efectuată de un câmp electric atunci când se transferă o încărcătură de la o placă la alta.
Transferul unei taxe mici
Energia câmpului electric:
Pentru un câmp neomogen:
Densitatea volumului câmpului electric:
Un dipol electric este un sistem alcătuit din două încărcătoare electrice în puncte, dar opuse în semn, situate la o anumită distanță una față de cealaltă (brațul dipol -l).
Caracteristica principală a dipol - dipol moment, - vector egal cu produsul taxei pe brațul dipol, direcționat de pozitiv pentru sarcină negativă. Denunțat de
Dipol într-un câmp electric omogen.
Fiecare dintre sarcinile unui dipol este acționat de forțe:
M este cuplul forței F care acționează asupra dipolului
d-umărul umărului siliconic al dipolului
p-dipol moment-tensiune
Sub acțiunea cuplului, dipolul se va întoarce și se va așeza în direcția liniilor de tensiune. Vectorii p și E vor fi paralele și unidirecționale.
Dipol într-un câmp electric neomogen.
Există un moment de întoarcere, astfel încât dipolul se va întoarce. Dar forțele vor fi inegale, iar dipolul se va deplasa acolo unde forța este mai mare.
Domeniul dipol intrinsec.
Fie ca dipolul să fie în punctul O, iar umărul să fie mic. apoi:
.
Formula se obține luând în considerare:
Astfel, diferența de potențial depinde de sinusul jumătății unghiului, sub care sunt vizibile punctele dipol și proiecțiile momentului dipolului pe linia care leagă aceste puncte.
Dielectrice într-un câmp electric.
Dielectricul este o substanță care nu are sarcini libere și, prin urmare, nu conduce curent electric. Totuși, în realitate există conductivitate, dar este neglijabilă.
cu molecule polar (apă, nitrobenzen): moleculele nu sunt simetrice, centrele de masă ale sarcinilor pozitive și negative nu coincid și, prin urmare, au un moment dipol chiar și în cazul în care nu există câmp electric.
cu molecule nepolare (hidrogen, oxigen): moleculele sunt simetrice, centrele de masă a sarcinilor pozitive și negative coincid și, prin urmare, nu au un moment dipol în absența unui câmp electric.
cristalin (clorură de sodiu): un set de două sublaturi, dintre care unul este încărcat pozitiv și celălalt încărcat negativ; În absența unui câmp electric, momentul dipolului total este zero.
Polarizarea este procesul de separare spațială a sarcinilor, apariția încărcărilor legate pe suprafața unui dielectric, ceea ce duce la o slăbire a câmpului în interiorul dielectricului.
1 mod - polarizare electrochimică:
Pe electrozii - mișcarea cationilor și anionilor către ei, neutralizarea substanțelor; se formează regiuni ale încărcăturilor pozitive și negative. Curentul scade treptat. Rata la care se stabilește mecanismul de neutralizare este caracterizată de timpul de relaxare - acesta este timpul în care EMF-ul polarizării crește de la 0 la maximum din momentul aplicării câmpului.
Polarizare orientată pe două direcții:
Pe suprafața dielectricului se formează polar necompensat, adică se produce fenomenul de polarizare. Tensiunea din interiorul dielectricului este mai mică decât tensiunea exterioară. Timp de relaxare:
3 moduri - polarizare electronică:
Este tipic pentru moleculele nepolare, care devin dipoli. Timp de relaxare:
