Varautunut kappale siirtää jatkuvasti osan energiasta muuttamalla sen toiseen tilaan, jonka yksi osa on sähkökenttä. Jännitys on tärkein komponentti, joka luonnehtii sähkömagneettisen säteilyn sähköistä osaa. Sen arvo riippuu virran voimakkuudesta ja toimii tehoominaisuutena. Tästä syystä korkeajännitejohdot sijoitetaan korkeammalle kuin pienemmän virran johdot.

Käsitteen määritelmä ja laskentakaava

Jännitysvektori (E) on voima, joka vaikuttaa äärettömään pieneen virtaan kyseisessä pisteessä. Kaava parametrin määrittämiseksi on seuraava:

• F on varaukseen vaikuttava voima;
• q on maksun määrä.

Tutkimukseen osallistuvaa varausta kutsutaan testivaraukseksi. Sen tulisi olla merkityksetön, jotta tulokset eivät vääristy. Ihanteellisissa olosuhteissa q:n rooli on positronilla.

On syytä huomata, että arvo on suhteellinen, sen määrälliset ominaisuudet ja suunta riippuvat koordinaateista ja muuttuvat siirtymän myötä.

Coulombin lain mukaan kappaleeseen vaikuttava voima on yhtä suuri kuin potentiaalien tulo jaettuna kappaleiden välisen etäisyyden neliöllä.

F=q 1* q 2/r 2

Tästä seuraa, että intensiteetti tietyssä avaruuden pisteessä on suoraan verrannollinen lähteen potentiaaliin ja kääntäen verrannollinen niiden välisen etäisyyden neliöön. Yleisessä, symbolisessa tapauksessa, yhtälö kirjoitetaan seuraavasti:

Yhtälön perusteella sähkökentän mittayksikkö on volttia metriä kohti. Sama nimitys on otettu käyttöön SI-järjestelmässä. Parametrin arvon avulla voit laskea voiman, joka vaikuttaa kehoon tutkittavassa kohdassa, ja tietäen voiman voit löytää sähkökentän voimakkuuden.

Kaava osoittaa, että tulos on täysin riippumaton testilatauksesta. Tämä on epätavallista, koska tämä parametri on mukana alkuperäisessä yhtälössä. Tämä on kuitenkin loogista, koska lähde on tärkein, ei testisäteilijä. Todellisissa olosuhteissa tämä parametri vaikuttaa mitattuihin ominaisuuksiin ja aiheuttaa vääristymiä, mikä edellyttää positronin käyttöä ihanteellisissa olosuhteissa.

Koska jännitys on vektorisuure, sillä on arvonsa lisäksi suunta. Vektori ohjataan päälähteestä tutkittavaan tai testivarauksesta päälähteeseen. Se riippuu napaisuudesta. Jos merkit ovat samat, tapahtuu repulsio, vektori suunnataan kohti tutkittavaa pistettä. Jos pisteet varautuvat vastakkaisilla polariteeteilla, lähteet vetävät toisiaan puoleensa. Tässä tapauksessa on yleisesti hyväksyttyä, että voimavektori suunnataan positiivisesta lähteestä negatiiviseen.

Yksikkö

Riippuen kontekstista ja sovelluksesta sähköstaattisilla aloilla, sähkökentän voimakkuus [E] mitataan kahdessa yksikössä. Nämä voivat olla voltti/metri tai newton/coulomb. Syynä tähän sekaannukseen näyttää olevan sen saaminen eri ehdoista ja mittayksikön johtaminen käytetyistä kaavoista. Joissakin tapauksissa yhtä mittaa käytetään tarkoituksella estämään sellaisten kaavojen käyttö, jotka toimivat vain erikoistapauksissa. Käsite on läsnä sähködynaamisissa peruslaeissa, joten suure on termodynamiikan perusta.

Lähde voi olla monimuotoinen. Yllä kuvatut kaavat auttavat löytämään pistevarauksen sähkökentän voimakkuuden, mutta lähde voi olla myös muita muotoja:

• useita itsenäisiä materiaalipisteitä;
• jaettu suora viiva tai käyrä (sähkömagneettistaattori, lanka jne.).

Pistevaraukselle jännitteen löytäminen tapahtuu seuraavasti: E=k*q/r 2, missä k=9*10 9

Kun kappale altistetaan useille lähteille, jännitys pisteessä on yhtä suuri kuin potentiaalien vektorisumma. Kun hajautettu lähde toimii, se lasketaan tehokkaalla integraalilla koko jakelualueella.

Ominaisuus voi muuttua ajan myötä maksujen muutosten vuoksi. Arvo pysyy vakiona vain sähköstaattisen kentän osalta. Se on yksi tärkeimmistä voimaominaisuuksista, joten tasaisella kentällä vektorin suunta ja q:n arvo ovat samat kaikissa koordinaateissa.

Termodynaamisesta näkökulmasta

Jännitys on yksi klassisen sähködynamiikan tärkeimmistä ja avainominaisuuksista. Sen arvo, samoin kuin tiedot sähkövarauksesta ja magneettisesta induktiosta, näyttävät olevan tärkeimmät ominaisuudet, joiden tietämällä on mahdollista määrittää lähes kaikkien sähködynaamisten prosessien parametrit. Se on läsnä ja sillä on tärkeä rooli sellaisissa peruskäsitteissä kuin Lorentzin voimakaava ja Maxwellin yhtälöt.

F-Lorenz voima;

• q – lataus;
• B – magneettinen induktiovektori;
• C – valon nopeus tyhjiössä;
• j – magneettivirran tiheys;
• μ 0 – magneettinen vakio = 1,25663706*10 -6;
• ε 0 – sähkövakio yhtä suuri kuin 8,85418781762039*10 -12

Magneettisen induktion arvon ohella tämä parametri on varauksen lähettämän sähkömagneettisen kentän pääominaisuus. Tämän perusteella termodynamiikan kannalta jännite on paljon tärkeämpi kuin virta tai muut indikaattorit.

Nämä lait ovat perustavanlaatuisia; kaikki termodynamiikka perustuu niihin. On huomattava, että Amperen laki ja muut aikaisemmat kaavat ovat likimääräisiä tai kuvaavat erikoistapauksia. Maxwellin ja Lorentzin lait ovat universaaleja.

Käytännön merkitys

Jännitteen käsite on löytänyt laajan sovelluksen sähkötekniikassa. Sitä käytetään signaalistandardien laskemiseen, järjestelmän vakauden laskemiseen ja sähkösäteilyn vaikutuksen määrittämiseen lähdettä ympäröiviin elementteihin.

Pääasiallinen alue, jolla konsepti on löytänyt laajan sovelluksen, on matkapuhelin- ja satelliittiviestintä, televisiotornit ja muut sähkömagneettiset lähettäjät. Näiden laitteiden säteilyn intensiteetin tunteminen antaa meille mahdollisuuden laskea parametreja, kuten:

• radio torni alue;
• turvallinen etäisyys lähteestä ihmiseen .

Ensimmäinen parametri on erittäin tärkeä niille, jotka asentavat satelliittitelevisiolähetyksen sekä matkaviestinnän. Toinen mahdollistaa hyväksyttävien säteilystandardien määrittämisen, mikä suojaa käyttäjiä sähkölaitteiden haitallisilta vaikutuksilta. Näiden sähkömagneettisen säteilyn ominaisuuksien soveltaminen ei rajoitu viestintään. Näille perusperiaatteille rakennetaan energiantuotanto, kodinkoneet ja osittain mekaanisten tuotteiden valmistus (esimerkiksi värjäys sähkömagneettisilla pulsseilla). Näin ollen suuruuden ymmärtäminen on tärkeää myös tuotantoprosessin kannalta.

Mielenkiintoisia kokeita, joiden avulla voit nähdä kuvan sähkökenttäviivoista: video

« Fysiikka - 10 luokka"

Kun ratkaistaan ​​tehtäviä sähkökentän voimakkuuden käsitteen avulla, on ensin tiedettävä kaavat (14.8) ja (14.9), jotka määrittävät sähkökentän varaukseen vaikuttavan voiman ja pistevarauksen kentänvoimakkuuden. Jos kenttä muodostuu useista varauksista, niin intensiteetin laskemiseksi tietyssä pisteessä sinun on tehtävä piirustus ja määritettävä sitten intensiteetti kentänvoimakkuuksien geometrisena summana.

Tehtävä 1.

Kaksi identtistä positiivista pistevarausta sijaitsevat etäisyydellä r toisistaan ​​tyhjiössä. Määritä sähkökentän voimakkuus pisteessä, joka sijaitsee samalla etäisyydellä r näistä varauksista.

Ratkaisu.

Kentän superpositioperiaatteen mukaan haluttu intensiteetti on yhtä suuri kuin kunkin varauksen synnyttämien kenttävoimakkuuksien geometrinen summa (kuva 14.17): = 1 + 2.

Varausten kenttävoimakkuuksien suuruudet ovat yhtä suuria kuin:

Vektoreihin 1 ja 2 rakennetun suunnikkaan diagonaali on tuloksena olevan kentän voimakkuus, jonka moduuli on yhtä suuri:

Tehtävä 2.

Johtava pallo, jonka säde on R = 0,2 m ja joka kantaa varausta q = 1,8 10 -4 C, on tyhjiössä. Määritä: 1) sähkökentän voimakkuuden moduuli sen pinnalla; 2) sähkökentänvoimakkuuden moduuli 1 pisteessä, joka sijaitsee etäisyydellä r 1 = 10 m pallon keskipisteestä; 3) jännitysmoduuli 0 pallon keskellä.

Ratkaisu.

Sen ulkopuolella olevan varautuneen pallon sähkökenttä osuu yhteen pistevarauksen kentän kanssa. Siksi

Siten,

Tehtävä 3.

Pistevaraus q = 4 10 -10 C tuotiin tasaiseen sähkökenttään, jonka intensiteetti oli E 0 = 3 kN/C. Määritä sähkökentän voimakkuus pisteessä A, joka sijaitsee etäisyydellä r = 3 cm pistevarauksesta. Varauksen ja pisteen A yhdistävä segmentti on kohtisuorassa tasaisen sähkökentän voimalinjoja vastaan.

Ratkaisu.

Superpositioperiaatteen mukaan sähkökentän voimakkuus pisteessä A on yhtä suuri kuin johdetun sähkövarauksen tässä kohdassa luomien tasaisen kentän 0 ja kentän 1 vahvuuksien vektorisumma. Kuva 14.18 esittää nämä kaksi vektoria ja niiden summa. Tehtävän ehtojen mukaan vektorit 0 ja 1 ovat keskenään kohtisuorassa. Pistevarauskentän voimakkuus

Sitten sähkökentän voimakkuus pisteessä A on:

Tehtävä 4.

Tasasivuisen kolmion, jonka sivu on a = 3 cm, kärjessä on kolme pistevarausta q 1 = q 2 = 10 -9 C, q 3 = -2 10 -9 C. Määritä sähkökentän voimakkuus kolmion keskustassa pisteessä O.

Kentän superpositioperiaatteen mukaan kentänvoimakkuus pisteessä O on yhtä suuri kuin kunkin varauksen luomien kenttävoimakkuuksien vektorisumma: 0 = 1 + 2 + 3, ja Missä

Kuva 14.19 näyttää jännitevektorit 1, 2, 3. Lisää ensin vektorit 1 ja 2. Kuten kuvasta voidaan nähdä, näiden vektorien välinen kulma on 120°. Näin ollen kokonaisvektorin moduuli on yhtä suuri kuin moduuli l 1 l ja on suunnattu samaan suuntaan kuin vektori 3.

SÄHKÖVARAUS. ALUEELLISET HIUKSET.

Sähkövaraus q - fysikaalinen suure, joka määrittää sähkömagneettisen vuorovaikutuksen voimakkuuden.

[q] = l Cl (Coulomb).

Atomit koostuvat ytimistä ja elektroneista. Ydin sisältää positiivisesti varautuneita protoneja ja varautumattomia neutroneja. Elektroneissa on negatiivinen varaus. Elektronien lukumäärä atomissa on yhtä suuri kuin protonien lukumäärä ytimessä, joten atomi on kaiken kaikkiaan neutraali.

Minkä tahansa kehon lataus: q = ±Ne, jossa e = 1,6*10 -19 C on perusvaraus tai pienin mahdollinen varaus (elektronivaraus), N- ylimääräisten tai puuttuvien elektronien lukumäärä. Suljetussa järjestelmässä varausten algebrallinen summa pysyy vakiona:

q 1 + q 2 + … + q n = vakio.

Pistevaraus on varautunut kappale, jonka mitat ovat monta kertaa pienempiä kuin etäisyys toiseen sähköistettyyn kappaleeseen, joka on vuorovaikutuksessa sen kanssa.

Coulombin laki

Kaksi paikallaan olevaa pistesähkövarausta tyhjiössä vuorovaikutuksessa voimien kanssa, jotka on suunnattu pitkin näitä varauksia yhdistävää suoraa linjaa; näiden voimien moduulit ovat suoraan verrannollisia varausten tuloon ja kääntäen verrannollisia niiden välisen etäisyyden neliöön:

Suhteellisuustekijä

missä on sähkövakio.

jossa 12 on voima, joka vaikuttaa toisesta varauksesta ensimmäiseen ja 21 - ensimmäisestä toiseen.

SÄHKÖKENTTÄ. Jännitys

Sähkövarausten vuorovaikutus etäisyyden päässä voidaan selittää sähkökentän läsnäololla niiden ympärillä - aineellisella esineellä, jatkuva avaruudessa ja joka pystyy vaikuttamaan muihin varauksiin.

Kiinteiden sähkövarausten kenttää kutsutaan sähköstaattiseksi.

Kentälle on ominaista sen intensiteetti.

Sähkökentän voimakkuus tietyssä pisteessä on vektori, jonka suuruus on yhtä suuri kuin pistepositiiviseen varaukseen vaikuttavan voiman suhde tämän varauksen suuruuteen, ja suunta on sama kuin voiman suunta.

Pistevarauskentän voimakkuus K etäisyydellä r yhtä kuin

Kentän superpositioperiaate

Varausjärjestelmän kentänvoimakkuus on yhtä suuri kuin järjestelmän kunkin varauksen kenttävoimakkuuksien vektorisumma:

Dielektrisyysvakio ympäristö on yhtä suuri kuin kenttävoimakkuuksien suhde tyhjiössä ja aineessa:

Se näyttää kuinka monta kertaa aine heikentää kenttää. Coulombin laki kahden pisteen maksuille q Ja K, joka sijaitsee etäällä r väliaineessa, jonka dielektrisyysvakio:

Kentänvoimakkuus etäältä r maksusta K yhtä kuin

LADATUN RUNGON MAHDOLLINEN ENERGIA HOMOGEENISESSÄ SÄHKÖSTAATTISESSA KENTÄSSÄ

Kahden suuren levyn väliin, jotka on ladattu vastakkaisilla merkeillä ja jotka sijaitsevat rinnakkain, asetamme pistevarauksen q.

Koska levyjen välisen sähkökentän voimakkuus on tasainen, voima vaikuttaa varaukseen kaikissa kohdissa F = qE, joka toimii, kun latausta siirretään etäisyyden verran

Tämä työ ei riipu liikeradan muodosta, eli milloin varaus liikkuu q mielivaltaista linjaa pitkin L työ tulee olemaan sama.

Sähköstaattisen kentän työ varauksen siirtämiseksi ei riipu liikeradan muodosta, vaan sen määräävät yksinomaan järjestelmän alku- ja lopputila. Se, kuten painovoimakentän tapauksessa, on yhtä suuri kuin muutos potentiaalienergiassa, otettuna päinvastaisella merkillä:

Vertailusta edelliseen kaavaan on selvää, että varauksen potentiaalienergia tasaisessa sähköstaattisessa kentässä on yhtä suuri kuin:

Potentiaalinen energia riippuu nollatason valinnasta, joten sillä ei ole sinänsä syvällistä merkitystä.

SÄHKÖSTAATTINEN KENTTÄPOTENTIAALI JA JÄNNITE

potentiaalia on kenttä, jonka toiminta liikkuessaan kentän pisteestä toiseen ei riipu liikeradan muodosta. Potentiaalikentät ovat painovoimakenttä ja sähköstaattinen kenttä.

Potentiaalikentän tekemä työ on yhtä suuri kuin muutos järjestelmän potentiaalienergiassa, otettuna päinvastaisella merkillä:

potentiaalia- kentässä olevan varauksen potentiaalienergian suhde tämän varauksen suuruuteen:

Tasainen kenttäpotentiaali on yhtä suuri kuin

Missä d- etäisyys mitattuna jostain nollatasosta.

Varauksen vuorovaikutuksen potentiaalinen energia q kentän kanssa on yhtä suuri kuin .

Siksi kentän työ varauksen siirtämiseksi pisteestä, jonka potentiaali on φ 1, pisteeseen, jonka potentiaali on φ 2, on:

Suuruutta kutsutaan potentiaalieroksi tai jännitteeksi.

Kahden pisteen välinen jännite- tai potentiaaliero on sähkökentän suorittaman työn suhde varauksen siirtämiseksi alkupisteestä loppupisteeseen tämän varauksen suuruuteen:

[U]=1J/C=1V

KENTÄN VAHVUUS JA MAHDOLLISET EROT

Kun siirrät latausta q intensiteetin sähkökenttäviivaa pitkin etäisyydellä Δ d kenttä toimii

Koska määritelmän mukaan saamme:

Siksi sähkökentän voimakkuus on yhtä suuri

Joten sähkökentän voimakkuus on yhtä suuri kuin potentiaalin muutos liikuttaessa kenttäviivaa pitkin yksikköpituus.

Jos positiivinen varaus liikkuu kenttäviivan suuntaan, niin voiman suunta osuu yhteen liikesuunnan kanssa ja kentän työ on positiivinen:

Silloin jännitys suuntautuu potentiaalin pienenemiseen.

Jännite mitataan voltteina metriä kohti:

[E]=1 B/m

Kentänvoimakkuus on 1 V/m, jos kahden metrin etäisyydellä sijaitsevan voimajohdon pisteen välinen jännite on 1 V.

SÄHKÖKAPASITEETTI

Jos mittaamme latauksen itsenäisesti K, jotka välitetään keholle, ja sen potentiaali φ, voimme havaita, että ne ovat suoraan verrannollisia toisiinsa:

Arvo C kuvaa johtimen kykyä kerätä sähkövarausta ja sitä kutsutaan sähkökapasitanssiksi. Johtimen sähkökapasiteetti riippuu sen koosta, muodosta sekä väliaineen sähköisistä ominaisuuksista.

Kahden johtimen sähköinen kapasiteetti on yhden johtimen varauksen suhde niiden väliseen potentiaalieroon:

Kehon kapasiteetti on 1 F, jos kun siihen annetaan 1 C:n varaus, se saa 1 V:n potentiaalin.

KONDENSAATTORIT

Kondensaattori- kaksi eristeellä erotettua johdinta, jotka keräävät sähkövarausta. Kondensaattorin varaus ymmärretään yhden sen levyn tai levyn varausmoduuliksi.

Kondensaattorin kyvylle kerätä varausta on ominaista sähköinen kapasiteetti, joka on yhtä suuri kuin kondensaattorin varauksen suhde jännitteeseen:

Kondensaattorin kapasitanssi on 1 F, jos sen varaus on 1 V jännitteellä 1 C.

Rinnakkaislevykondensaattorin kapasitanssi on suoraan verrannollinen levyjen pinta-alaan S, väliaineen dielektrisyysvakio, ja se on kääntäen verrannollinen levyjen väliseen etäisyyteen d:

LADATUN KONDENSAATTORIN ENERGIA.

Tarkat kokeet osoittavat sen W = CU 2/2

Koska q = CU, Tuo

Sähkökentän energiatiheys

Missä V = Sd on kondensaattorin sisällä olevan kentän käyttämä tilavuus. Ottaen huomioon, että rinnakkaislevykondensaattorin kapasitanssi

ja sen levyjen jännite U=Toim

saamme:

Esimerkki. Elektroni, joka liikkui sähkökentässä pisteestä 1 pisteeseen 2, lisäsi nopeuttaan 1000 km/s:sta 3000 km/s. Määritä pisteiden 1 ja 2 välinen potentiaaliero.

Sähkökentän fysikaalinen luonne ja sen graafinen esitys. Sähköisesti varautuneen kappaleen ympärillä olevassa tilassa on sähkökenttä, joka on eräänlainen aine. Sähkökenttä sillä on sähköenergiavarasto, joka ilmenee kentällä varautuneisiin kappaleisiin vaikuttavien sähkövoimien muodossa.

Riisi. 4. Yksinkertaisimmat sähkökentät: a – yksittäiset positiiviset ja negatiiviset varaukset; b – kaksi vastakkaista varausta; c – kaksi samannimistä maksua; d – kaksi yhdensuuntaista ja vastakkaisesti varautunutta levyä (tasainen kenttä)

Sähkökenttä tavanomaisesti kuvattu sähköisten voimalinjojen muodossa, jotka osoittavat kentän synnyttämien sähkövoimien toimintasuunnat. Voimalinjat on tapana suunnata siihen suuntaan, johon positiivisesti varautunut hiukkanen liikkuisi sähkökentässä. Kuten kuvassa näkyy. Kuviossa 4 sähköiset voimalinjat poikkeavat eri suuntiin positiivisesti varautuneista kappaleista ja konvergoivat kappaleissa, joissa on negatiivinen varaus. Kahden litteän, vastakkaisesti varautuneen yhdensuuntaisen levyn (kuva 4, d) muodostamaa kenttää kutsutaan yhtenäiseksi.
Sähkökenttä voidaan tehdä näkyväksi asettamalla siihen nestemäiseen öljyyn suspendoituneita kipsihiukkasia: ne pyörivät kenttää pitkin sen voimalinjoja pitkin (kuva 5).

Sähkökentän voimakkuus. Sähkökenttä vaikuttaa siihen syötettyyn varaukseen q (kuva 6) tietyllä voimalla F. Näin ollen sähkökentän voimakkuutta voidaan arvioida sen voiman arvolla, jolla tietty sähkövaraus yksikkönä otettuna houkuttelee tai hylkää. Sähkötekniikassa kentän voimakkuutta luonnehditaan sähkökentän voimakkuudella E. Voimakkuudella tarkoitetaan kentän tietyssä kohdassa varautuneeseen kappaleeseen vaikuttavan voiman F suhdetta tämän kappaleen varaukseen q:

E=F/q(1)

Kenttä iso jännitystä E on kuvattu graafisesti suuren tiheyden voimalinjoilla; kenttä, jolla on alhainen intensiteetti - harvaan sijaitsevat voimalinjat. Kun siirryt pois varautuneesta kappaleesta, sähkökenttäviivat sijoittuvat harvemmin, eli kentänvoimakkuus pienenee (ks. kuva 4 a, b ja c). Vain tasaisessa sähkökentässä (katso kuva 4, d) intensiteetti on sama kaikissa kohdissaan.

Sähköinen potentiaali. Sähkökentällä on tietty määrä energiaa eli kykyä tehdä työtä. Kuten tiedät, energiaa voidaan varastoida myös jousessa, jota varten sitä täytyy puristaa tai venyttää. Tämän energian ansiosta voidaan saada tiettyjä töitä. Jos yksi jousen päistä vapautetaan, se pystyy liikuttamaan tähän päähän kytkettyä runkoa tietyn matkan. Samalla tavalla sähkökentän energia voidaan toteuttaa, jos siihen viedään jokin varaus. Kenttävoimien vaikutuksesta tämä varaus liikkuu voimalinjojen suuntaan tekemällä tietyn määrän työtä.
Sähkökentän jokaiseen pisteeseen varastoidun energian karakterisoimiseksi otettiin käyttöön erityinen käsite - sähköpotentiaali. Sähköinen potentiaali? kenttä tietyssä pisteessä on yhtä suuri kuin työ, jonka tämän kentän voimat voivat tehdä siirrettäessä positiivisen varauksen yksikköä tästä pisteestä kentän ulkopuolelle.
Sähköpotentiaalin käsite on samanlainen kuin tason käsite maan pinnan eri pisteissä. On selvää, että veturin nostamiseksi pisteeseen B (kuva 7) täytyy tehdä enemmän työtä kuin sen nostamiseen pisteeseen A. Siksi tasolle H2 nostettu veturi pystyy tekemään laskeutumisen aikana enemmän työtä kuin veturi, joka on nostettu taso H2 Nollatasoksi, josta korkeus mitataan, pidetään yleensä merenpinnan tasoa.

Samalla tavalla maan pinnan potentiaalia pidetään perinteisesti nollapotentiaalina.
Sähköjännite. Sähkökentän eri pisteillä on erilaiset potentiaalit. Yleensä sähkökentän yksittäisten pisteiden potentiaalien itseisarvo ei kiinnosta meitä, mutta meille on erittäin tärkeää tietää kahden kenttäpisteen A ja B välinen potentiaaliero?1-?2 (kuva 8). . Kentän kahden pisteen potentiaaliero a1 ja 22 kuvaa kenttävoimien suorittamaa työtä yksikkövarauksen siirtämiseksi kentän yhdestä suuremman potentiaalin pisteestä toiseen pienemmän potentiaalin pisteeseen. Samalla tavalla käytännössä olemme vähän kiinnostuneita pisteiden A ja B absoluuttisista korkeuksista H1 ja H2 merenpinnan yläpuolella (katso kuva 7), mutta meidän on tärkeää tietää tasoero Ja näiden välillä. pisteissä, koska veturin noustessa pisteestä A pisteeseen B on tarpeen käyttää työtä riippuen R:n arvosta. Kentän kahden pisteen välistä potentiaalieroa kutsutaan sähköjännitteeksi. Sähköjännite on merkitty kirjaimella U (u). Se on numeerisesti yhtä suuri kuin positiivisen varauksen q siirtämiseen kentän pisteestä toiseen kuluva työ W suhde tähän varaukseen, ts.

U = W/q(2)

Näin ollen sähkökentän eri pisteiden välillä vaikuttava jännite U luonnehtii tähän kenttään varastoitunutta energiaa, joka voidaan vapauttaa siirtämällä sähkövarauksia näiden pisteiden välillä.
Sähköjännite on tärkein sähkösuure, jonka avulla voidaan laskea työ ja teho, joka kehittyy, kun varaukset liikkuvat sähkökentässä. Sähköjännitteen yksikkö on voltti (V). Tekniikassa jännite mitataan joskus voltin tuhannesosissa - millivolteissa (mV) ja voltin miljoonasosissa - mikrovolteissa (μV). Suurten jännitteiden mittaamiseen käytetään suurempia yksiköitä - kilovoltteja (kV) - tuhansia voltteja.
Tasaisen kentän sähkökentän voimakkuus on kahden kentän pisteen välillä vaikuttavan sähköjännitteen suhde näiden pisteiden väliseen etäisyyteen l:

E=U/l(3)

Sähkökentän voimakkuus mitataan voltteina metriä kohti (V/m). Kenttävoimakkuudella 1 V/m, 1 newtonin (1 N) voima vaikuttaa 1 C:n varaukseen. Joissakin tapauksissa käytetään suurempia kenttävoimakkuuden yksiköitä V/cm (100 V/m) ja V/mm (1000 V/m).

Coulombin laki

Pistemaksu

0 nuo.

Piirretään sädevektori r r maksusta q Vastaanottaja q r r. Se on tasa-arvoinen r r /r.

Valtasuhde F q jännitystä ja merkitty E r. Sitten:

1 N/Kl = 1/1 Kl, nuo. 1 N/Cl-

Pistevarauksen kentänvoimakkuus.

Etsitään jännitystä E pistevarauksen synnyttämä sähköstaattinen kenttä q, joka sijaitsee homogeenisessa isotrooppisessa dielektrisessä pisteessä, joka on kaukana siitä, etäisyyden päässä r. Tehdään henkisesti testilataus tässä vaiheessa q 0 . Sitten .

Täältä saamme sen

varauksesta vedetty sädevektori q pisteeseen, jossa kentänvoimakkuus määritetään. Viimeisestä kaavasta seuraa, että kentänvoimakkuusmoduuli:

Siten intensiteettimoduuli missä tahansa sähköstaattisen kentän pisteessä, joka syntyy pistevarauksesta tyhjiössä, on verrannollinen varauksen suuruuteen ja kääntäen verrannollinen etäisyyden neliöön varauksesta pisteeseen, jossa intensiteetti määritetään. .

Kenttien päällekkäisyys

Jos sähkökenttä syntyy pistevarausten järjestelmästä, niin sen intensiteetti yhtä suuri kuin kunkin varauksen luomien kenttävoimakkuuksien vektorisumma, ts. . tätä kutsutaan kenttien päällekkäisyyden (overlay) periaate. Kenttien superpositioperiaatteesta seuraa myös, että pistevarausjärjestelmän tietyssä pisteessä luoma potentiaali ϕ on sama kuin kunkin varauksen erikseen samaan pisteeseen luomien potentiaalien algebrallinen summa, ts. Potentiaalin merkki on sama kuin varauksen etumerkki q i järjestelmän yksittäiset maksut.

Jännityslinjat

Kuvaa sähkökenttä visuaalisesti käyttämällä jännityslinjoja tai sähkölinjat , eli viivoja, joiden jokaisessa pisteessä sähkökentän voimakkuusvektori on suunnattu tangentiaalisesti niihin. Tämä on helpoimmin ymmärrettävissä esimerkin avulla tasainen sähköstaattinen kenttä, nuo. kentät, joiden jokaisessa pisteessä intensiteetti on sama suuruudeltaan ja suunnaltaan. Tässä tapauksessa jännityslinjat piirretään niin, että viivojen määrä F E, joka kulkee tasaisen alueen yksikköpinta-alan läpi S, joka sijaitsee kohtisuorassa näihin nähden

riviä, olisi yhtä suuri kuin moduuli E tämän kentän vahvuus, ts.

Jos kenttä on epäyhtenäinen, sinun on valittava perusalue dS, kohtisuorassa jännityslinjoja vastaan, jonka sisällä kentänvoimakkuutta voidaan pitää vakiona.

Missä dФ E on tämän alueen läpäisevien jännityslinjojen lukumäärä, ts. Sähkökentän voimakkuuden moduuli on yhtä suuri kuin intensiteettiviivojen lukumäärä sitä kohti kohtisuorassa paikan pinta-alayksikköä kohti.

Gaussin lause

Lause: sähköstaattisen kentän voimakkuuden virtaus minkä tahansa suljetun pinnan läpi on yhtä suuri kuin sen sisällä olevien varausten algebrallinen summa jaettuna väliaineen sähkövakiolla ja dielektrisyysvakiolla.

Jos integrointi suoritetaan koko tilavuudella V, jota pitkin maksu jaetaan. Sitten jatkuvalla varausjakaumalla jollekin pinnalle S 0 Gaussin lause kirjoitetaan seuraavasti:

Tilavuusjakauman tapauksessa:

Gaussin lause yhdistää varauksen suuruuden ja sen luoman kentän voimakkuuden. Tämä määrittää tämän lauseen merkityksen sähköstatiikassa, koska sen avulla voit laskea intensiteetin, kun tiedät varausten sijainnin avaruudessa.

Sähkökentän kierto.

Ilmaisusta

tästä seuraa myös, että kun varaus siirretään suljettua polkua pitkin, eli kun varaus palaa alkuperäiseen asentoonsa, r 1 = r 2 ja A 12 = 0. Sitten kirjoitetaan

Syytökseen vaikuttava voima q 0, yhtä suuri kuin . Siksi kirjoitamme viimeisen kaavan uudelleen muotoon

Nosti sähköstaattinen kenttä suunnan mukaan Jakamalla tämän yhtälön molemmat puolet q 0, löydämme:

Ensimmäinen tasa-arvo on sähkökentän voimakkuuden kierto .

Kondensaattorit

Kondensaattorit ovat kaksi johdinta, jotka ovat hyvin lähellä toisiaan ja erotettu toisistaan ​​eristekerroksella. Kondensaattorin sähköinen kapasiteetti on kondensaattorin kyky kerätä varauksia itseensä. nuo. Kondensaattorin kapasitanssi on fysikaalinen suure, yhtä suuri kuin kondensaattorin varauksen suhde sen levyjen väliseen potentiaalieroon. Kondensaattorin kapasitanssi, kuten johtimen kapasitanssi, mitataan faradeina (F): 1 F on tällaisen kondensaattorin kapasiteetti, kun siihen kohdistetaan 1 C:n varaus, sen levyjen välinen potentiaaliero muuttuu 1 V:lla.

Sähköenergia kentät

Varautuneiden johtimien energia varastoidaan sähkökentän muodossa. Siksi on suositeltavaa ilmaista se tälle alalle ominaisen jännityksen kautta. Tämä on helpoin tehdä rinnakkaislevykondensaattorille. Tässä tapauksessa missä d- levyjen välinen etäisyys ja . Tässä ε0 on sähkövakio, ε on kondensaattorin täyttävän dielektrisen aineen dielektrisyysvakio, S- kunkin kannen pinta-ala. Korvaamalla nämä ilmaisut, saamme Tässä V = Sd- kentän käyttämä tilavuus on yhtä suuri kuin kondensaattorin tilavuus.

Työ ja nykyinen teho.

Sähkövirran työ on työ, jonka sähköpiirissä syntyvät sähkökentän voimat tekevät siirrettäessä varausta tätä piiriä pitkin.

Annetaan vakio potentiaaliero (jännite) johtimen päihin U =ϕ1−ϕ2.

A = q(ϕ1−ϕ2) = qU.

Kun tämä otetaan huomioon, saamme

Ohmin lain soveltaminen piirin homogeeniseen osaan

U = IR, Missä R- johtimen vastus, kirjoitamme:

A = I 2 Rt.

Job A, valmistui ajoissa t, on yhtä suuri kuin perustöiden summa, ts.

Määritelmän mukaan sähkövirran teho on yhtä suuri P = A/t. Sitten:

SI-yksikköjärjestelmässä sähkövirran työ ja teho mitataan jouleina ja watteina.

Joule-Lenzin laki.

Elektronit, jotka liikkuvat metallissa sähkökentän vaikutuksesta, kuten jo todettiin, törmäävät jatkuvasti kidehilan ioneihin siirtäen niille järjestetyn liikkeen kineettistä energiaa. Tämä johtaa metallin sisäisen energian kasvuun, ts. sen lämmitykseen. Energian säilymislain mukaan kaikki virran tekemä työ A menee vapauttamaan lämpöä K, eli Q = A. Löydämme tämän suhteen ns Joulen laki − Lenz .

Kokonaisvirran laki.

Magneettikentän induktion kierto mielivaltaisessa suljetussa piirissä on yhtä suuri kuin magneettivakion, magneettisen permeabiliteetin ja tämän piirin kattamien virtojen algebrallisen summan tulo.

Virran voimakkuus voidaan löytää käyttämällä virrantiheyttä j:

Missä S- johtimen poikkipinta-ala. Sitten kokonaisvirran laki kirjoitetaan seuraavasti:

Magneettinen virtaus.

Magneettivirta jonkin pinnan läpi kutsua sen läpäisevien magneettisten induktiolinjojen lukumäärää.

Olkoon pinta, jonka pinta-ala on S. Löytääksemme sen läpi kulkevan magneettivuon, jaetaan pinta henkisesti alkeellisiin alueisiin, joilla on alue dS, joita voidaan pitää tasaisina, ja niiden sisällä oleva kenttä on yhtenäinen. Sitten alkeismagneettivuo dФ B tämän pinnan läpi on yhtä suuri kuin:

Koko pinnan läpi kulkeva magneettivuo on yhtä suuri kuin näiden vuotojen summa: , eli:

. SI-yksiköissä magneettivuo mitataan webereinä (Wb).

Induktanssi.

Anna tasavirran kulkea suljetun piirin läpi voimalla minä. Tämä virta muodostaa ympärilleen magneettikentän, joka läpäisee johtimen peittämän alueen muodostaen magneettivuon. Tiedetään, että magneettivuo F B on verrannollinen magneettikentän induktion suuruuteen B, ja johtimen ympärille syntyvän magneettikentän induktiomoduuli virralla on verrannollinen virranvoimakkuuteen minä Siksi F B ~B~I, eli F B =LI.

Suhteellisuuskerroin L virran voimakkuuden ja tämän virran muodostaman magneettivuon välillä johtimen rajoittaman alueen läpi, nimeltään johtimen induktanssi .

SI-yksiköissä induktanssi mitataan henrynä (H).

Solenoidin induktanssi.

Harkitse solenoidin induktanssia, jolla on pituus l, poikkileikkauksella S ja kierrosten kokonaismäärällä N täytetty aineella, jonka magneettinen permeabiliteetti on μ. Tässä tapauksessa otamme sellaisen pituisen solenoidin, että sitä voidaan pitää äärettömän pitkänä. Kun virta kulkee sen läpi voimalla minä sen sisään luodaan tasainen magneettikenttä, joka on suunnattu kohtisuoraan kierrosten tasoihin nähden. Tämän kentän magneettinen induktiomoduuli löydetään kaavasta

B=μ0μ nI,

Magneettinen virtaus F B solenoidin minkä tahansa kierroksen läpi on yhtä suuri kuin F B= B.S.(katso (29.2)), ja kokonaisvuo Ψ solenoidin kaikkien kierrosten läpi on yhtä suuri kuin kunkin kierroksen läpi kulkevien magneettivuon summa, ts. Ψ = NF B= N.B.S..

N = nl, saamme: Ψ = μ0μ = n 2 lSI =μ0μ n 2 VI

Tulemme siihen tulokseen, että solenoidin induktanssi on yhtä suuri:

L = μμ0 n 2 V

Magneettikentän energia.

Anna tasavirran virrata sähköpiirissä voimalla minä. Jos katkaiset virtalähteen ja suljet piirin (kytkin P siirry asentoon 2 ), siinä virtaa emf:stä johtuen pienenevä virta jonkin aikaa. itseinduktio .

Perustyöt, jonka on tehnyt emf. itseinduktanssi alkuvarauksen siirtämiseksi piiriä pitkin dq = Idt, yhtä suuri kuin Virta vaihtelee minä 0:ksi. Siksi integroimalla tämä lauseke osoitetuissa rajoissa saamme emf:n tekemän työn. itseinduktio aikana, jolloin magneettikenttä katoaa: . Tämä työ kuluu johtimien sisäisen energian lisäämiseen, ts. lämmittää niitä. Tämän työn valmistumiseen liittyy myös alun perin johtimen ympärillä ollut magneettikentän katoaminen.

Virtaa kuljettavien johtimien ympärillä olevan magneettikentän energia on yhtä suuri kuin

W B =LI 2 / 2.

saamme sen

Magneettikenttä solenoidin sisällä on tasainen. Siksi tilavuusenergian tiheys w B-magneettikenttä, ts. solenoidin sisällä olevan kentän energia tilavuusyksikköä kohti on yhtä suuri kuin .

Vortex sähköinen ala.

Faradayn sähkömagneettisen induktion laista seuraa se magneettivuon muutoksessa, joka tunkeutuu johtimen peittämälle alueelle, siihen ilmestyy emf. induktio, jonka vaikutuksesta johtimeen ilmaantuu induktiovirta, jos johdin on kiinni.

Selittääksesi emf. Maxwell oletti induktiolla, että vaihtuva magneettikenttä luo sähkökentän ympäröivään tilaan. Tämä kenttä vaikuttaa johtimen vapaisiin varauksiin saattamalla ne järjestykseen, ts. indusoidun virran luominen. Siten suljettu johtava piiri on eräänlainen ilmaisin, jonka avulla tämä sähkökenttä havaitaan. Merkitään tämän kentän vahvuutta arvolla E r. Sitten e.m.f. induktio

tiedetään, että sähköstaattisen kentänvoimakkuuden kierto on nolla, ts.

Tästä seuraa, että ts. ajan myötä muuttuvan magneettikentän virittynyt sähkökenttä on pyörrekenttä(ei potentiaalista).

On huomioitava, että sähkökentän voimakkuusviivat alkavat ja päättyvät kentän luoviin varauksiin, ja pyörteen sähkökentän voimakkuusviivat ovat aina suljettuja.

Bias-virta

Maxwell oletti, että vaihtuva magneettikenttä luo pyörresähkökentän. Hän teki myös päinvastaisen oletuksen: vaihtuvan sähkökentän pitäisi aiheuttaa magneettikentän ilmaantumista. Myöhemmin nämä kaksi hypoteesia saivat kokeellisen vahvistuksen Hertzin kokeissa. Magneettikentän ilmaantuminen sähkökentän muuttuessa voidaan tulkita ikään kuin sähkövirta ilmaantuisi avaruuteen. Tämän virran nimesi Maxwell siirtymävirta .

Siirtymävirtaa ei voi esiintyä vain tyhjössä tai dielektrissä, vaan myös johtimissa, joiden läpi vaihtovirta kulkee. Tässä tapauksessa se on kuitenkin mitätön verrattuna johtavuusvirtaan.

Maxwell esitteli kokonaisvirran käsitteen. Pakottaa minä kokonaisvirta on yhtä suuri kuin voimien summa minä klo minä cm johtavuus- ja siirtymävirrat, ts. minä= minä pr + minä katso, saamme:

Maxwellin yhtälö.

Ensimmäinen yhtälö.

Tästä yhtälöstä seuraa, että sähkökentän lähde on magneettikenttä, joka muuttuu ajan myötä.

Maxwellin toinen yhtälö.

Toinen yhtälö. Koko nykyinen laki Tämä yhtälö osoittaa, että magneettikenttä voidaan luoda joko liikkuvilla varauksilla (sähkövirta) tai vaihtuvalla sähkökentällä.

Värähtelyt.

Värähtelyt kutsutaan prosesseja, joille on ominaista tietty toistettavuus ajan myötä. Värähtelyn etenemisprosessi avaruudessa nimeltään Aalto . Mitä tahansa järjestelmää, joka pystyy värähtelemään tai jossa voi esiintyä värähtelyjä, kutsutaan värähtelevä . Värähtelyjä, joita esiintyy värähtelyjärjestelmässä, joka on poistettu tasapainosta ja esitellään itselleen, kutsutaan vapaat tärinät .

Harmoniset värähtelyt.

Harmoniset värähtelyt ovat värähtelyjä, joissa värähtelevä fysikaalinen suure muuttuu lain Sin tai Cos mukaan. Amplitudi - tämä on suurin arvo, jonka vaihteleva määrä voi saada. Harmonisten värähtelyjen yhtälöt: ja

sama asia vain sinin kanssa. Vaimentamattomien värähtelyjen jakso kutsutaan yhden täydellisen värähtelyn ajaksi. Aikayksikköä kohti suoritettujen värähtelyjen lukumäärää kutsutaan värähtelytaajuutta . Värähtelytaajuus mitataan hertseinä (Hz).

Värähtelevä piiri.

Kutsutaan sähköpiiriä, joka koostuu induktanssista ja kapasitanssista värähtelevä piiri

Sähkömagneettisten värähtelyjen kokonaisenergia piirissä on vakioarvo, aivan kuten mekaanisten värähtelyjen kokonaisenergia.

Kun epäröi, hän heittää aina. energia muuttuu potentiaaliksi ja päinvastoin.

Energiaa W värähtelypiiri koostuu energiasta W E-kondensaattorin sähkökenttä ja energia W B magneettikentän induktanssi

Vaimentuneet värähtelyt.

Yhtälön kuvaamat prosessit voidaan pitää oskilloivana. Niitä kutsutaan vaimennettuja värähtelyjä . Lyhyin aika T, jonka kautta maksimit (tai minimit) toistetaan vaimennettujen värähtelyjen jakso. Lauseketta pidetään vaimennettujen värähtelyjen amplitudina. Suuruus A 0 edustaa värähtelyn amplitudia ajanhetkellä t = 0 eli tämä on vaimennettujen värähtelyjen alkuamplitudi. Kutsutaan arvoa β, josta amplitudin lasku riippuu vaimennuskerroin .

Nuo. Vaimennuskerroin on kääntäen verrannollinen aikaan, jonka aikana vaimennettujen värähtelyjen amplitudi pienenee kertoimella e.

Aallot.

Aalto- Tämä värähtelyjen (häiriöiden) etenemisprosessi avaruudessa.

Avaruuden pinta-ala, jossa tärinää esiintyy, nimeltään aaltokenttä .

Pinta, erottaa aaltokentän alueesta, jossa ei ole vielä epäröintiä, nimeltään aallonrintama .

Linjat, jota pitkin aalto etenee, kutsutaan säteet .

Ääniaallot.

Ääni on kuuloelimemme havaitsemaa ilman tai muun elastisen väliaineen värähtelyä. Ihmiskorvan havaitsemien äänivärähtelyjen taajuudet vaihtelevat 20 - 20 000 Hz. Värähtelyjä, joiden taajuudet ovat alle 20 Hz, kutsutaan infraääni , ja yli 20 kHz - ultraääni- .

Äänen ominaisuudet. Yhdistämme äänen yleensä sen kuulohavaintoon, ihmismielessä nouseviin aistimuksiin. Tässä suhteessa voidaan erottaa kolme pääominaisuutta: korkeus, laatu ja tilavuus.

Äänenkorkeutta kuvaava fysikaalinen määrä on ääniaaltojen taajuus.

Musiikin äänenlaadun kuvaamiseen käytetään termejä äänen sointi tai sävyvärjäys. Äänenlaatu voidaan yhdistää fyysisesti mitattavissa oleviin suureisiin. Se määräytyy ylisävyjen, niiden lukumäärän ja amplitudien perusteella.

Äänen voimakkuus liittyy fyysisesti mitattuun suureen – aallon intensiteettiin. Mitattu belleissä.

Lämpösäteilyn lait

Stefan-Boltzmannin laki- mustan kappaleen säteilyn laki. Määrittää täysin mustan kappaleen säteilytehon riippuvuuden sen lämpötilasta. Lain lausunto:

Kirchhoffin säteilylaki

Minkä tahansa kappaleen emissiokyvyn suhde sen absorptiokykyyn on sama kaikille kappaleille tietyssä lämpötilassa tietyllä taajuudella, eikä se riipu niiden muodosta ja kemiallisesta luonteesta.

Aallonpituus, jolla täysin mustan kappaleen säteilyenergia on suurin, määräytyy Wienin siirtymälaki: Missä T on lämpötila kelvineinä, ja λ max on aallonpituus maksimiintensiteetillä metreinä.

Atomin rakenne.

Rutherfordin ja hänen kollegoidensa kokeet johtivat siihen johtopäätökseen, että atomin keskustassa on tiheä, positiivisesti varautunut ydin, jonka halkaisija ei ylitä 10 -14 -10 -15 m.

Tutkimalla alfahiukkasten sirontaa niiden kulkiessa kultafolion läpi, Rutherford tuli siihen tulokseen, että kaikki atomien positiivinen varaus oli keskittynyt niiden keskelle erittäin massiiviseen ja kompaktiin ytimeen. Ja negatiivisesti varautuneet hiukkaset (elektronit) kiertävät tämän ytimen ympärillä. Tämä malli poikkesi oleellisesti tuolloin laajalle levinneestä Thomsonin atomimallista, jossa positiivinen varaus täytti tasaisesti koko atomin tilavuuden ja elektronit olivat siinä välissä. Hieman myöhemmin Rutherfordin mallia kutsuttiin atomin planeettamalliksi (se on todella samanlainen kuin aurinkokunta: raskas ydin on aurinko ja sen ympärillä kiertävät elektronit ovat planeettoja).

Atomi- kemiallisen alkuaineen pienin kemiallisesti jakamaton osa, joka on sen ominaisuuksien kantaja. Atomi koostuu atomin ytimestä ja elektroneista. Atomin ydin koostuu positiivisesti varautuneista protoneista ja varautumattomista neutroneista. Jos ytimessä olevien protonien lukumäärä on sama kuin elektronien lukumäärä, niin atomi kokonaisuudessaan osoittautuu sähköisesti neutraaliksi. Muuten sillä on positiivinen tai negatiivinen varaus ja sitä kutsutaan ioniksi. Atomit luokitellaan ytimessä olevien protonien ja neutronien lukumäärän mukaan: protonien lukumäärä määrittää, kuuluuko atomi tiettyyn kemialliseen alkuaineeseen, ja neutronien lukumäärä määrittää alkuaineen isotoopin.

Eri tyyppisiä atomeja eri määrinä, jotka on yhdistetty atomien välisillä sidoksilla, muodostavat molekyylejä.

Kysymyksiä:

1. statics

2. sähkövarauksen säilymislaki

3. Coulombin laki

4. sähkökentän voimakkuus

6. kenttien päällekkäisyys

7. jännityslinjat

8. sähkökentän voimakkuuden vuovektori

9. Gaussin lause sähköstaattista kenttää varten

10. Gaussin lause

11. sähkökentän kierto

12. potentiaali. Sähköstaattisen kentän potentiaaliero

13. Kenttäjännitteen ja potentiaalin välinen suhde

14. kondensaattorit

15. varatun kondensaattorin energia

16. sähkökentän energia

17. johtimen vastus. Ohmin laki piirin osalle

18. Ohmin laki johdinosalle

19. sähkövirran lähteet. Sähkömotorinen voima

20. työ- ja virtateho

21. Joule-Lenzin laki

22. magneettikentän induktio

23. kokonaisvirran laki

24. magneettinen f tunne

25. Gaussin lause magneettikenttään

26. työstää johtimen siirtämistä virralla magneettikenttään

27. Sähkömagneettinen induktioilmiö

28. induktanssi

29. solenoidin induktanssi

30. ilmiö ja itseinduktion laki

31. magneettikentän energia

32. pyörteen sähkökenttä

33. bias virta

34. Maxwellin yhtälö

35. Maxwellin toinen yhtälö

36. kolmas ja neljäs maxvll-yhtälö

37. vaihtelut

38. harmoniset värähtelyt

39. värähtelevä piiri

40. vaimentuneet värähtelyt

41. pakotettu tärinä. Resonanssi-ilmiö

43. taso monokromaattinen aaltoyhtälö

44. ääniaallot

45. valon aalto- ja soluominaisuudet

46. ​​Lämpösäteily ja sen ominaisuudet.

47. Lämpösäteilyn lait

48. Atomin rakenne.

Coulombin laki

Vuorovaikutusvoima löytyy niin sanotuille pistevarauksille.

Pistemaksu on varautunut kappale, jonka mitat ovat mitättömät verrattuna etäisyyteen muihin varautuneisiin kappaleisiin, joiden kanssa se on vuorovaikutuksessa.

Pistevarausten vuorovaikutuksen lain löysi Coulomb ja se on muotoiltu seuraavasti: kahden stationaarisen varauksen q ja q välisen vuorovaikutusvoiman moduuli F 0 on verrannollinen näiden varausten tuloon, kääntäen verrannollinen niiden välisen etäisyyden r neliöön, nuo.

missä ε0 on sähkövakio, ε on väliainetta kuvaava dielektrisyysvakio. Tämä voima on suunnattu suoraa linjaa pitkin, joka yhdistää varaukset. Sähkövakio on ε0 = 8,85⋅10–12 C2/(N⋅m2) tai ε0 = 8,85⋅10–12 F/m, missä farad (F) on sähkökapasiteetin yksikkö. Coulombin laki vektorimuodossa kirjoitetaan:

Piirretään sädevektori r r maksusta q Vastaanottaja q 0. Esitetään yksikkövektori, joka on suunnattu samaan suuntaan kuin vektori r r. Se on tasa-arvoinen r r /r.

Sähkökenttä. sähkökentän voimakkuus

Valtasuhde F r vaikuttaa varaukseen arvoon q Tämän varauksen 0 on vakio kaikille lisätyille varauksille niiden suuruudesta riippumatta. Siksi tätä suhdetta pidetään sähkökentän ominaisuutena tietyssä pisteessä. He kutsuvat häntä jännitystä ja merkitty E r. Sitten:

1 N/Kl = 1/1 Kl, nuo. 1 N/Cl- intensiteetti kentän pisteessä, jossa 1 N:n voima vaikuttaa 1 C:n varaukseen.