Конспект лекций по физике (раздаточный материал) по разделу «Основы электродинамики. Электростатика» ( 1 курс СПО), (10 класс)
Оценка 4.7

Конспект лекций по физике (раздаточный материал) по разделу «Основы электродинамики. Электростатика» ( 1 курс СПО), (10 класс)

Оценка 4.7
Лекции +1
docx
физика
10 кл—11 кл +1
27.01.2017
Конспект лекций по физике (раздаточный материал) по разделу «Основы электродинамики. Электростатика» ( 1 курс СПО), (10 класс)
Конспект лекций по физике составлен в соответствии с программой курса «Физика» (по учебнику Мякишева Г. Я., Буховцева Б. Б., Сотского Н. Н.) для СПО и может быть использован в учебном процессе для активизации деятельности студентов как в аудиторной, так и для самостоятельной работы. Содержит материал, достаточный для успешного прохождения студентами текущей и промежуточной аттестации по вопросам данной темы. Может успешно применяться в качестве раздаточного материала, что особенно актуально при недостаточном количестве учебников при проведении теоретических занятий.Конспект лекций по физике (раздаточный материал) по разделу «Основы электродинамики. Электростатика» (по учебнику Мякишева Г. Я., Буховцева Б. Б., Сотского Н. Н.)( 1 курс СПО, 10 класс)
Конспекты лекций Электростатика.docx
МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО   ОБРАЗОВАНИЯ   «ВОЛЖСКИЙ ИНСТИТУТ ЭКОНОМИКИ, ПЕДАГОГИКИ И ПРАВА»  « ВОЛЖСКИЙ СОЦИАЛЬНО­ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ» ФИЗИКА Конспект лекций (раздаточный материал) По разделу Основы электродинамики ЭЛЕКТРОСТАТИКА  (для студентов 1 курса всех форм обучения)     ( по учебнику Мякишева Г.Я., Буховцева Б.Б., Сотского Н.Н. )       Преподаватель физики:  Бондаренко Людмила Валентиновна Волжский 2016 г. Электростатика. Наука о свойствах и закономерностях поведения электромагнитного поля,  осуществляющего взаимодействие между электрическими зарядами, называется  электродинамикой. Раздел электродинамики, изучающий неподвижные электрические заряды и их  взаимодействие называется электростатикой.  Все тела построены из мельчайших частиц, которые неделимы на более простые и поэтому  называются элементарными. Все элементарные частицы имеют массу и благодаря этому  притягиваются друг к другу согласно закону всемирного тяготения. С увеличением расстояния  между частицами сила тяготения убывает обратно пропорционально квадрату этого расстояния.  Большинство элементарных частиц, хотя и не все, кроме того, обладают способностью  взаимодействовать друг с другом с силой, которая также убывает обратно пропорционально  квадрату расстояния, но эта сила в огромное число раз превосходит силу тяготения. В атоме  водорода,  электрон притягивается к ядру (протону) с силой, в 1039 раз превышающей силу  гравитационного притяжения.   Если частицы взаимодействуют друг с другом с силами, которые убывают с увеличением  расстояния так же, как и силы всемирного тяготения, но превышают силы тяготения во  много раз, то говорят, что эти частицы имеют электрический заряд называются   электрического заряда без частицы.    Взаимодействия между заряженными частицами носят название электромагнитных.  Электрический заряд определяет интенсивность электромагнитных взаимодействий, подобно  тому как масса определяет интенсивность гравитационных взаимодействий. Физическая величина, являющаяся количественной мерой электромагнитного  взаимодействия ­ электрический заряд  . Сами частицы      заряженными. Бывают частицы без электрического заряда, но не существует    Все тела обладают массой и поэтому притягиваются друг к другу. Заряженные же тела могут как  притягивать, так и отталкивать друг друга. Этот важнейший факт, означает, что в природе  есть частицы с электрическими зарядами противоположных знаков; в случае зарядов  одинаковых знаков частицы отталкиваются, а в случае разных ­ притягиваются.    Заряд элементарных частиц ­ протонов, входящих в состав всех атомных ядер, называют  положительным, а заряд электронов ­ отрицательным. Между положительными и  отрицательными зарядами внутренних различий нет.. К частицам, не имеющим электрического заряда, относится нейтрон. Если элементарная частица имеет заряд, то его значение строго определено.  Существует минимальный заряд, называемый элементарным, которым обладают все  заряженные элементарные частицы. Заряды элементарных частиц различаются лишь знаками. Отделить часть заряда, например у электрона, невозможно.  Единицу заряда в СИ ­ кулон устанавливают с помощью единицы силы тока. Один кулон (1 Кл) ­ это заряд, проходящий за 1 с через поперечное сечение  проводника при силе тока 1 А.  Заряд 1 Кл Минимальный заряд, существующий в природе, ­ это заряд элементарных  частиц. В единицах СИ модуль этого заряда равен: е=1,6.10­19 Кл. Такой заряд  имеет электрон (­), протон (+), другие заряженные элементарные частицы.     ­     очень большой в электростатике  . Обычные заряды мкКл, нКл. Приборы для обнаружения заряда: электроскоп, электрометр Макроскопическое тело заряжено электрически в том случае, если оно содержит избыточное  количество элементарных частиц с каким­либо одним знаком заряда. Так, отрицательный заряд тела обусловлен избытком числа электронов по сравнению с числом протонов, а  положительный ­ недостатком электронов. Для того чтобы получить электрически заряженное макроскопическое тело,  т.е. наэлектризовать его, нужно отделить часть отрицательного заряда от связанного с  ним положительного. Это можно сделать с помощью трения. Электризация ­ процесс  сообщения телу электрического заряда. Вы знаете, что масса тел сохраняется. Сохраняется также и электрический заряд   При электризации тел выполняется закон сохранения электрического заряда. Этот закон  справедлив для системы, в которую не входят извне и из которой не выходят наружу заряженные  частицы, т. е. для изолированной системы. В изолированной системе алгебраическая сумма  зарядов всех частиц сохраняется. Если заряды частиц обозначить через q1, q2 и т. д., то  .     Справедливость закона сохранения заряда подтверждают наблюдения над  огромным числом превращений элементарных частиц. Этот закон выражает одно из самых  фундаментальных свойств электрического заряда. Причина сохранения заряда до сих пор  неизвестна.    Электрический заряд во Вселенной сохраняется. Полный электрический заряд Вселенной, скорее всего, равен нулю; число положительно заряженных элементарных частиц равно числу  отрицательно заряженных элементарных частиц.  Закон Кулона  Основной закон электростатики был экспериментально установлен  Шарлем Кулоном в 1785 г. и носит его имя.    Если расстояние между телами во много раз больше их размеров, то ни  форма, ни размеры заряженных тел существенно не влияют на  взаимодействия между ними. В таком случае заряженные тела считают  точечными зарядами. Вспомните, что и закон всемирного тяготения тоже  сформулирован для тел, которые можно считать материальными точками.    Сила взаимодействия заряженных тел зависит от свойств среды между  заряженными телами. Пока будем считать, что взаимодействие происходит в  вакууме. Опыт показывает, что воздух очень мало влияет на силу взаимодействия  заряженных тел, она оказывается почти такой же, как в вакууме. С помощью  крутильных весов удалось установить, как взаимодействуют друг с другом  неподвижные заряженные тела.  Опыты Кулона привели к установлению закона, поразительно напоминающего закон всемирного  тяготения. Сила взаимодействия двух точечных зарядов в вакууме прямо  пропорциональна произведению модулей зарядов и обратно пропорциональна квадрату  расстояния между ними. Эту силу называют кулоновской.    Если обозначить модули зарядов через |q1| и |q2|, а расстояние между ними через r, то закон  Кулона можно записать в следующей форме: где k ­ коэффициент пропорциональности, численно равный силе взаимодействия  единичных зарядов на расстоянии, равном единице длины. Его значение зависит от выбора системы единиц. В системе СИ его значение равно k = 9?109 Н?м2/Кл2 Диэлектрическая проницаемость среды (ε).  Характеризует электрические свойства среды.  Для любой среды ε >1. Зависит только от свойств среды. Диэлектрическая проницаемость показывает во сколько раз сила взаимодействия двух  точечных неподвижных зарядов в вакууме больше их сил взаимодействия в среде.      Полная форма записи закона Кулона.  Электрическое поле. Напряженность электрического поля. Закон Кулона не объясняет механизм передачи электромагнитного взаимодействия:  близкодействие (непосредственный контакт) или дальнодействие?  Теория близкодействия ­ определяет взаимодействие между заряженными телами с помощью промежуточной среды (посредством электрического поля ­ Фарадей, Максвелл). Теория действия на расстоянии ­ взаимодействие между заряженными телами, передается  мгновенно на любые расстояния через пустоту. На опыте скорость конечна (скорость света с=3.108м/с).  Для объяснения вводится понятие электрического поля (впервые ­ М. Фарадей) ­ особый вид  материи, существующий вокруг любого электрического заряда и проявляющий себя в  действии на другие заряды. Свойства электрического поля: существует вокруг электрического заряда, материально. Основное свойство ­ действие с   силой     на электрический заряд, внесенный в него.   Пусть заряд  q0 создает поле, в произвольную точку которого мы помещаем положительный  заряд  q. Во сколько бы раз мы не изменяли заряд q  в этой точке, сила взаимодействия изменится  во столько же раз (з­н Кулона). Поэтому отношение силы, действующей на помещаемый в данную  точку поля заряд, к этому заряду для каждой точки поля не зависит от заряда и может   характеристика поля. рассматриваться как      электрического поля. Напряженность          ­     силовая характеристика электрического поля.   Эту характеристику называют напряженностью  Подобно силе, напряженность поля – векторная величина; ее обозначают буквой  помещенный в поле заряд обозначить через q,  то напряженность будет равна: . Если  Напряженность поля в данной точке равна отношению силы, с которой поле  действует на точечный заряд, помещенный в эту точку, к этому заряду.   Отсюда сила, действующая на заряд q со стороны электрического поля, равна:    Направление вектора      заряд, и противоположно направлению силы, действующей на отрицательный заряд.  Т.е. вектор  напряженности направлен от положительного заряда и к отрицательному.    совпадает с направлением силы, действующей на положительный  Единицы измерения напряженности в системе СИ Напряженность поля точечного заряда. Найдем напряженность  электрического поля, создаваемого точечным зарядом q0. По закону  Кулона этот заряд будет действовать на положительный заряд q с силой,  равной Модуль напряженности поля точечного заряда q0 на  расстоянии r от него равен:  Принцип суперпозиции полей:  если в данной точке пространства  различные заряженные частицы создают электрические поля,  напряженности которых   и т. д., то результирующая  напряженность поля в этой точке равна сумме напряженностей  этих полей:  создаваемая отдельным зарядом, определяется так, как будто других  зарядов, создающих поле, не существует. Т.о. напряженности складываются геометрически:  причем напряженность поля,  Графическое представление электростатического поля. Электрическое поле не действует на органы чувств. Его мы не видим. Электрическое поле  изображают графически с помощью силовых линий Силовые линии ­непрерывные (воображаемые) линии, касательные к которым в каждой  точке, через которую они проходят, совпадают по направлению с векторами  напряженности.   (  линий напряженности  ).      Свойства:  1.Не замкнуты. Начинаются на положительных и  заканчиваются на отрицательных зарядах. 2. Непрерывны и не пересекаются. 3.Густота линий тем больше, чем больше напряженность. Т.е.  напряженность поля прямо пропорциональна количеству силовых линий,  проходящих через единицу площади поверхности. Электрическое поле, напряженность которого одинакова во всех  точках пространства, называется однородным. В ограниченной  области пространства электрическое поле можно считать приближенно  однородным, если напряженность поля внутри этой области меняется  незначительно.    Однородное электрическое поле изображается параллельными линиями,  расположенными на равных расстояниях друг от друга. Проводники   в электростатическом поле. Проводники­ тела, через которые электрические заряды могут переходить от  заряженного тела к незаряженному (вследствие наличия в них  свободных носителей заряда –  электронов).  Свободные электроны ­ электроны, способные свободно перемещаться внутри проводника ( в  основном в    Свободные электроны возникают при образовании металлов: электроны с внешних оболочек  атомов утрачивают связи с ядрами и начинают принадлежать всему проводнику.   металлах) под действием электрического поля. Наличие в проводнике свободных зарядов приводит к тому, что даже при наличии внешнего электрического поля внутри проводника напряженность поля равна нулю. Если бы напряженность  электрического поля была отлична от нуля, то поле приводило бы свободные заряды в  упорядоченное движение, т. е. в проводнике существовал бы электрический ток.  Внутри проводника электростатического поля нет (Е = 0), что справедливо для заряженного  проводника и для незаряженного проводника, внесенного во внешнее электростатическое поле.  Почему? ­ т.к. существует явление электростатической индукции, т.е. явление  разделения зарядов в проводнике, внесенном в электростатическое поле  (Евнешнее) с образованием нового электростатического поля (Евнутр.) внутри  проводника. Внутри проводника оба поля ( Евнешн. и Евнутр.) компенсируют друг друга, тогда внутри  проводника Е = 0.  Применение: Экранирование (электростатическая защита, М. Фарадей, 1837) – металлический экран, внутри которого Е = 0, т.к. весь заряд будет сосредоточен на  поверхности проводника Чтобы защитить чувствительные к электрическому полю  приборы, их помещают в металлические ящики. Итак. Внутри проводника не только напряженность поля равна нулю, равен нулю и заряд.  Весь статический заряд проводника сосредоточен на его поверхности. Этот вывод справедлив как  для незаряженных проводников в электрическом поле, так и для заряженных. Линии  напряженности электрического поля в любой точке поверхности  проводника перпендикулярны этой поверхности. Диэлектрики   в электростатическом поле. Диэлектрики (изоляторы) ­ тела, через которые электрические заряды не могут  переходить от заряженного тела к незаряженному. У диэлектрика электрические заряды, а  точнее, электрически заряженные частицы ­ электроны и ядра в нейтральных атомах связаны друг с другом. Они не могут, подобно свободным зарядам проводника, перемещаться под действием  электрического поля по всему объему тела.    Различие в строении проводников и диэлектриков приводит к тому, что они по­разному ведут  себя в электростатическом поле. Электрическое поле может существовать внутри диэлектрика. Два вида диэлектриков. Существующие диэлектрики можно разбить на два  вида:     полярные, состоящие из таких молекул, у которых центры распределения  положительных и отрицательных зарядов не совпадают;    неполярные, состоящие из атомов или молекул, у которых центры  распределения положительных и отрицательных зарядов совпадают.  Следовательно, молекулы у этих диэлектриков разные.   К полярным диэлектрикам относятся спирты неполярным ­ инертные газы, кислород, водород, бензол  , вода и другие вещества; к   , полиэтилен и др.          Неполярный  На рис. схема  простейшего атома ­  атома водорода Неполярные  диэлектрики. Положительный заряд атома (заряд ядра)  сосредоточен в его центре. Электрон движется в атоме с большой скоростью.  Один оборот вокруг ядра он делает за очень малое время, порядка 10­15 с.  Поэтому, например, уже за 109 с он успевает совершить миллион оборотов и,  следовательно, миллион раз побывать в двух любых точках 1 и 2,  расположенных симметрично относительно ядра.  Полярные  диэлектрики. Атом натрия имеет во внешней оболочке один        Полярный Молекула поваренной валентный электрон, слабо связанный с атомом. У атома хлора семь валентных электронов. При образовании молекулы единственный валентный электрон  натрия захватывается хлором. Оба нейтральных атома превращаются в  систему из двух ионов с зарядами противоположных знаков. соли NаСl На большом расстоянии такую молекулу можно приближенно рассматривать  как совокупность двух точечных зарядов, равных по модулю и  противоположных по знаку, находящихся на некотором  расстоянии l друг от друга  Такую в целом нейтральную систему двух  зарядов называют электрическим диполем.  Электрический  диполь Что происходит с диэлектриком в электрическом поле?  Поляризация  диэлектриков. Поляризация полярных диэлектриков. Полярный диэлектрик состоит из  молекул, которые можно рассматривать как электрические диполи. Тепловое  движение приводит к беспорядочной ориентации диполей (рис.), поэтому на  поверхности диэлектрика, а также и в любом его объеме, содержащем большое число молекул (выделенный прямоугольник на рис.), электрический заряд в  среднем равен нулю. Напряженность электрического поля в диэлектрике в  среднем также равна нулю.  q = 0 и Eвнутр = 0    Поместим диэлектрик между двумя  параллельными металлическими пластинами, несущими заряды  противоположного знака. Если размеры пластин много больше расстояния  между ними, то поле между пластинами   однородно     каждый электрический диполь будут действовать две силы, одинаковые по  модулю, но противоположные по направлению (рис. ). Они создадут момент  сил, стремящийся повернуть диполь так, чтобы его ось была направлена по  силовым линиям поля .При этом положительные заряды смещаются в  направлении электрического поля, а отрицательные ­ в противоположную  сторону.  . Со стороны этого поля на  Смещение положительных и отрицательных связанных зарядов  диэлектрика в противоположные стороны называют поляризацией.    Однако тепловое движение препятствует созданию упорядоченной  ориентации всех диполей. Только при температуре, стремящейся к  абсолютному нулю, все диполи выстраивались бы вдоль силовых линий. Таким  образом, под влиянием поля происходит лишь частичная ориентация  электрических диполей. Это означает, что в среднем число диполей,  ориентированных вдоль поля, больше, чем число диполей, ориентированных  против поля. На рис.видно, что у положительно заряженной пластины на  поверхности диэлектрика появляются преимущественно отрицательные заряды диполей, а у отрицательно заряженной ­ положительные.  В результате на поверхности диэлектрика возникает   связанный заряд. Внутри диэлектрика положительные и отрицательные заряды диполей компенсируют  друг друга и средний поляризованный связанный электрический заряд по­ прежнему     равен нулю. Поляризация неполярных диэлектриков. Неполярный диэлектрик в  электрическом поле также поляризуется. Под действием поля положительные и отрицательные заряды его молекулы смещаются в противоположные стороны и центры распределения положительного и отрицательного зарядов перестают  совпадать, как и у полярной молекулы. Молекулы растягиваются (рис.  ).  Такие деформированные молекулы можно рассматривать как электрические  диполи, оси которых направлены вдоль поля. На поверхностях диэлектрика,  примыкающих к заряженным пластинам, появляются связанные заряды, как и  при поляризации полярного диэлектрика. В результате поляризации возникает поле, создаваемое связанными  поляризованными зарядами и направленное против внешнего поля (рис.). Если напряженность внешнего поля E0, а напряженность поля, создаваемого  поляризованными зарядами, E1, то напряженность поля внутри диэлектрика  равна:  Как видим, поле внутри диэлектрика ослабляется. Степень ослабления  поля зависит от свойств диэлектрика.    Итак. В электрическом поле связанные заряды диэлектрика смещаются в  противоположные стороны, происходит поляризация диэлектрика.  Поляризованный диэлектрик сам создает электрическое поле. Независимо от  вида диэлектрика напряженность поля в нем всегда меньше  напряженности внешнего поля, вызвавшего его поляризацию. Проводники в электростатическом поле Что происходит с телами, если их зарядить или поместить в электрическом поле? Проще всего  ответить на этот вопрос в случае проводника.    Свободные заряды. В проводниках, к которым в первую очередь относятся металлы, имеются  заряженные частицы, способные перемещаться внутри проводника под влиянием  электрического поля. По этой причине заряды этих частиц называют свободными зарядами.    В металлах носителями свободных зарядов являются электроны.  При образовании металла его нейтральные атомы начинают взаимодействовать друг с другом.  Благодаря этому взаимодействию электроны внешних оболочек атомов полностью утрачивают  связи со своими атомами и становятся «собственностью» всего проводника в целом.  В результате образовавшиеся положительно заряженные ионы оказываются окруженными  отрицательно заряженным «газом», образованным коллективизированными электронами. Эти  свободные электроны участвуют в тепловом движении и могут перемещаться по металлу в любом  направлении.     Электростатическое поле внутри проводника. Наличие в проводнике свободных зарядов приводит к тому, что даже при наличии внешнего электрического поля внутри проводника  напряженность поля равна нулю. Если бы напряженность электрического поля была отлична от  нуля, то поле приводило бы свободные заряды в упорядоченное движение, т. е. в проводнике  существовал бы электрический ток  . Утверждение об отсутствии электростатического поля  внутри проводника справедливо как для заряженного проводника, так и для незаряженного,  помещенного во внешнее электростатическое поле.    На примере незаряженной проводящей пластины (проводника), внесенной в однородное поле,  выясним, в результате какого процесса напряженность электростатического поля внутри  проводника оказывается равной нулю (рис.14.15). Силовые линии поля изображены сплошными  линиями.    В первый момент (при внесении пластины в поле) возникает электрический ток. Под действием электрического поля электроны пластины начинают  перемещаться справа налево. Левая сторона пластины заряжается  отрицательно, а правая ­ положительно (см. рис. 14.15).  В этом состоит явление электростатической индукции – явление  разделения зарядов в проводнике, помещенном в электростатическое  поле. (Если, не убирая пластину из поля, разделить ее пополам вдоль  линии NN (см. рис. 14.15), то обе половины окажутся заряженными.)  Появившиеся заряды создают свое поле (линии напряженности этого поля показаны на рисунке  14.15 штриховыми прямыми), которое накладывается на внешнее поле и компенсирует его. За  ничтожно малое время заряды перераспределяются так, что напряженность результирующего поля  внутри пластины становится равной нулю и движение зарядов прекращается.    Итак, электростатического поля внутри проводника нет. На этом факте основана  электростатическая защита. Чтобы защитить чувствительные к электрическому полю  приборы, их помещают в металлические ящики.    Электрический заряд проводников. Внутри проводника при равновесии зарядов не только  напряженность поля равна нулю, равен нулю и заряд. Весь статический заряд проводника  сосредоточен на его поверхности (а линии напряженности электрического поля в любой точке  поверхности проводника перпендикулярны этой поверхности). В самом деле, если бы внутри  проводника имелся заряд, то вблизи заряда имелось бы и поле. Но электростатического поля  внутри проводника нет. Следовательно, заряды в проводнике могут располагаться только на  его поверхности. Этот вывод справедлив как для незаряженных проводников в электрическом  поле, так и для заряженных. Электроемкость. Конденсаторы. заряда       проводников электрическое      ­q. Между проводниками появляется электрическое поле и      диэлектрика: между проводниками проскакивает искра, и они разряжаются.  Выясним важный для практики вопрос: при каком условии можно накопить на проводниках  большой электрический заряд?    При любом способе электризации тел ­ с помощью трения, электростатической машины,  гальванического элемента и т. д. ­ первоначально нейтральные тела заряжаются вследствие того,  что некоторая часть заряженных частиц переходит от одного тела к другому. Обычно этими  частицами являются электроны.    При электризации двух проводников, например от электростатической машины, один из них  приобретает заряд   возникает разность потенциалов (напряжение). С увеличением   поле между ними усиливается.    В сильном электрическом поле (при большом напряжении и соответственно при большой  напряженности) диэлектрик (например, воздух) становится проводящим. Возможен так  называемый пробой Чем меньше увеличивается напряжение между проводниками с увеличением их зарядов, тем  больший заряд можно на них накопить.    Электроемкость. Введем физическую величину, характеризующую способность двух  проводников накапливать электрический заряд. Эту величину называют электроемкостью.    Напряжение U между двумя проводниками пропорционально электрическим зарядам, которые  находятся на проводниках (на одном +|q|, а на другом ­|q|). Действительно, если заряды удвоить,  то напряженность электрического поля станет в 2 раза больше, следовательно, в 2 раза увеличится  и работа, совершаемая полем при перемещении заряда, т. е. в 2 раза увеличится напряжение.  Поэтому отношение заряда заряд) к разности потенциалов между этим проводником и соседним  Оно определяется геометрическими размерами проводников, их формой и взаимным  расположением, а также электрическими свойствами окружающей среды.    Это позволяет ввести понятие электроемкости двух проводников.    Электроемкостью двух проводников называют отношение заряда одного из проводников к      q     одного из проводников (на другом находится такой же по модулю   не    зависит от заряда.      +q   , а другой         разности потенциалов между ними:    Чем меньше напряжение U между проводниками при сообщении им зарядов +| q| и ­|q|, тем больше электроемкость проводников. На проводниках можно  накопить большие заряды, не вызывая пробоя диэлектрика. Но сама  электроемкость не зависит ни от сообщенных проводникам зарядов, ни от возникающего между  ними напряжения.    Единицы электроемкости. Формула (14.22) позволяет ввести единицу электроемкости.    Электроемкость двух проводников численно равна единице, если при сообщении им зарядов +1 Кл и ­1 Кл между ними возникает разность потенциалов 1 В. Эту единицу называют фарад (Ф);  1 Ф = 1 Кл/В.Из­за того что заряд в 1 Кл очень велик, емкость 1 Ф оказывается очень большой.  Поэтому на практике часто используют доли этой единицы: микрофарад (мкФ) ­ 10­6 Ф и  пикофарад (пФ) ­ 10­12 Ф. Конденсаторы Систему проводников очень большой электроемкости вы можете обнаружить в любом  радиоприемнике или купить в магазине. Называется она конденсатором.    Конденсатор. Большой электроемкостью обладают системы из двух проводников,  называемые   слоем диэлектрика, толщина которого мала по сравнению с размерами проводников.  Проводники в этом случае называются      Простейший плоский конденсатор состоит из двух одинаковых параллельных пластин,    конденсаторами. Конденсатор представляет собой два проводника, разделенные      обкладками конденсатора. находящихся на малом расстоянии друг от друга (рис.14.33).  Если заряды пластин одинаковы по модулю и противоположны по знаку, то  силовые линии электрического поля начинаются на положительно заряженной  обкладке конденсатора и оканчиваются на отрицательно заряженной (рис.14.28). Поэтому почти все электрическое поле сосредоточено внутри  конденсатора и однородно.     Для зарядки конденсатора нужно присоединить его обкладки к полюсам источника напряжения,  например к полюсам батареи аккумуляторов. Можно также первую обкладку соединить с полюсом батареи, у которой другой полюс заземлен, а вторую обкладку конденсатора заземлить. Тогда на  заземленной обкладке останется заряд, противоположный по знаку и равный по модулю заряду  незаземленной обкладки. Такой же по модулю заряд уйдет в землю.    Под зарядом конденсатора понимают абсолютное значение заряда одной из обкладок.    Электроемкость конденсатора определяется формулой (14.22).      Электроемкость плоского конденсатора. Геометрия плоского конденсатора полностью  определяется площадью зависеть емкость плоского конденсатора.    Чем больше площадь пластин, тем больший заряд можно на них накопить: q~S. С другой стороны, напряжение между пластинами согласно пропорционально расстоянию d между ними.     d     между ними. От этих величин и должна  формуле (14.21)  Поэтому емкость     S     его пластин и расстоянием        Кроме того, емкость конденсатора зависит от свойств диэлектрика между пластинами. Так как  диэлектрик ослабляет поле, то электроемкость при наличии диэлектрика     увеличивается.    Различные типы конденсаторов. В зависимости от назначения конденсаторы имеют различное  устройство. Обычный технический бумажный конденсатор состоит из двух полосок алюминиевой  фольги, изолированных друг от друга и от металлического корпуса бумажными  лентами, пропитанными парафином. Полоски и ленты туго свернуты в пакет  небольшого размера.    Значительного увеличения электроемкости за счет уменьшения расстояния между  обкладками достигают в так называемых электролитических конденсаторах  (рис.14.36). Диэлектриком в них служит очень тонкая пленка оксидов, покрывающих одну из  обкладок (полосу фольги). Другой обкладкой служит бумага, пропитанная раствором специального вещества (электролита). Как и любая система заряженных тел, конденсатор обладает энергией. Для того чтобы зарядить  конденсатор, нужно совершить работу по разделению положительных и отрицательных зарядов. Согласно закону сохранения энергии эта  работа равна энергии конденсатора.         Эти формулы справедливы для любого конденсатора. Энергия конденсатора пропорциональна  его электроемкости и квадрату напряжения между пластинами. Вся эта энергия сосредоточена в  электрическом поле.  Применение конденсаторов. Зависимость электроемкости конденсатора от расстояния между его пластинами используется при создании одного из типов клавиатур компьютера.  Они имеют одно важное свойство: конденсаторы могут накапливать энергию более или менее  длительное время, а при разрядке через цепь с малым сопротивлением они отдают энергию почти  мгновенно. Именно это свойство широко используют на практике. Лампа­вспышка, применяемая в фотографии, питается электрическим током разряда  конденсатора, заряжаемого предварительно специальной батареей. Возбуждение квантовых  источников света ­ лазеров осуществляется с помощью газоразрядной трубки, вспышка которой  происходит при разрядке батареи конденсаторов большой электроемкости.    Однако основное применение конденсаторы находят в радиотехнике.

Конспект лекций по физике (раздаточный материал) по разделу «Основы электродинамики. Электростатика» ( 1 курс СПО), (10 класс)

Конспект лекций по физике (раздаточный материал) по разделу «Основы электродинамики. Электростатика» ( 1 курс СПО), (10 класс)

Конспект лекций по физике (раздаточный материал) по разделу «Основы электродинамики. Электростатика» ( 1 курс СПО), (10 класс)

Конспект лекций по физике (раздаточный материал) по разделу «Основы электродинамики. Электростатика» ( 1 курс СПО), (10 класс)

Конспект лекций по физике (раздаточный материал) по разделу «Основы электродинамики. Электростатика» ( 1 курс СПО), (10 класс)

Конспект лекций по физике (раздаточный материал) по разделу «Основы электродинамики. Электростатика» ( 1 курс СПО), (10 класс)

Конспект лекций по физике (раздаточный материал) по разделу «Основы электродинамики. Электростатика» ( 1 курс СПО), (10 класс)

Конспект лекций по физике (раздаточный материал) по разделу «Основы электродинамики. Электростатика» ( 1 курс СПО), (10 класс)

Конспект лекций по физике (раздаточный материал) по разделу «Основы электродинамики. Электростатика» ( 1 курс СПО), (10 класс)

Конспект лекций по физике (раздаточный материал) по разделу «Основы электродинамики. Электростатика» ( 1 курс СПО), (10 класс)

Конспект лекций по физике (раздаточный материал) по разделу «Основы электродинамики. Электростатика» ( 1 курс СПО), (10 класс)

Конспект лекций по физике (раздаточный материал) по разделу «Основы электродинамики. Электростатика» ( 1 курс СПО), (10 класс)

Конспект лекций по физике (раздаточный материал) по разделу «Основы электродинамики. Электростатика» ( 1 курс СПО), (10 класс)

Конспект лекций по физике (раздаточный материал) по разделу «Основы электродинамики. Электростатика» ( 1 курс СПО), (10 класс)

Конспект лекций по физике (раздаточный материал) по разделу «Основы электродинамики. Электростатика» ( 1 курс СПО), (10 класс)

Конспект лекций по физике (раздаточный материал) по разделу «Основы электродинамики. Электростатика» ( 1 курс СПО), (10 класс)

Конспект лекций по физике (раздаточный материал) по разделу «Основы электродинамики. Электростатика» ( 1 курс СПО), (10 класс)

Конспект лекций по физике (раздаточный материал) по разделу «Основы электродинамики. Электростатика» ( 1 курс СПО), (10 класс)

Конспект лекций по физике (раздаточный материал) по разделу «Основы электродинамики. Электростатика» ( 1 курс СПО), (10 класс)

Конспект лекций по физике (раздаточный материал) по разделу «Основы электродинамики. Электростатика» ( 1 курс СПО), (10 класс)

Конспект лекций по физике (раздаточный материал) по разделу «Основы электродинамики. Электростатика» ( 1 курс СПО), (10 класс)

Конспект лекций по физике (раздаточный материал) по разделу «Основы электродинамики. Электростатика» ( 1 курс СПО), (10 класс)

Конспект лекций по физике (раздаточный материал) по разделу «Основы электродинамики. Электростатика» ( 1 курс СПО), (10 класс)

Конспект лекций по физике (раздаточный материал) по разделу «Основы электродинамики. Электростатика» ( 1 курс СПО), (10 класс)
Материалы на данной страницы взяты из открытых истончиков либо размещены пользователем в соответствии с договором-офертой сайта. Вы можете сообщить о нарушении.
27.01.2017