"Сравнительная характеристика электростатического и магнитостатического полей" обобщающая таблица по физике для учащихся 10-11 классов

Руднев В.В. 1 Сравнительная характеристика электростатического и магнитостатического полей Электростатическое поле Магнитостатическое поле 1) Закон Кулона  kF 2  q q 1   2 r  2 мН 2 кг /  1) Закон Ампера   II F 21  r 7 k  102 k / Н 2 А     k  9109 2) Потенциальная энергия взаимодействия зарядов p  rFW  q q 1   r  kW p 2 3) Диэлектрическая проницаемость среды 3) Магнитная проницаемость среды  F 0 F E 0 E C 0 C F  F 0 B B 0 Сила взаимодействия двух точечных зарядов  F  0F  в среде         4) Закон сохранения электрического заряда. q 1  2 q q 1 n  const ...  / q q 2 q / q 1 2 Для двух одинаковых тел: / q 1 q 1 / 2  q  q 2 q q 2 q 1 q  q 2  2 5) Напряженность электростатического поля в данной точке  E   F q Сила взаимодействия двух электрических токов в среде      F 4) –  0F 5) Индукция магнитостатического поля в  данной точке B  F   I  M  SI Руднев В.В. 2 Модуль напряженности электростатического поля в данной точке E  F q   E  Н Кл  В м   В  Тл Н  мА 6) Изображение электрических и магнитных полей на рисунках напряженности электрического поля (электрической напряжённости) индукции магнитного поля (магнитной индукции) линии Определение линией напряженности электрического поля индукции магнитного поля называется линия, касательная к которой в каждой её точке совпадает с направлением вектора электрической напряженности вектора магнитной индукции в этой точке Направление линий электрической напряженности магнитной индукции Линии напряженности электростатического поля   начинаются   на   положительных   заря­ дах   и   заканчиваются   на   отрицательных. Направлены   от   положительного   заряда   к отрицательному. Линии   магнитной   индукции   не   имеют   ни начала,  ни конца. Они – замкнутые. Выхо­ дят из северного полюса магнита и входят в южный   полюс.     Внутри   магнита   или   соле­ ноида   с  током  идут  вдоль  его  стержня от южного полюса к северному. Примеры изображения полей на рисунках 1)  3) 2)  4) Направление   линии   магнитной   индукции определяют по правилу правой руки (правилу буравчика):  1)  Если   обхватить   проводник ладонью   правой   руки, направив   большой   палец вдоль   тока,   то   остальные пальцы   этой   руки   укажут направление силовых  линий магнитного   поля   данного тока. Руднев В.В. 5) 6)  3 2)  Если обхватить соленоид, ладонью правой руки,   направив   четыре   пальца   по   току   в витках,   то   отставленный   большой   палец укажет   направление   магнитных   линий внутри соленоида. Однородные поля Электрическое поле называется однородным, если   во   всех   его   точках   вектор   напряжен­ ности одинаков. Электрическое   поле   между   двумя   паралле­ льными   разноименно   заряженными   пласти­ нами является однородным.   Изображение   однородного   электрического поля при помощи линий напряженности.  А) Линии параллельные плоскости чертежа, Б) Линии перпендикулярные плоскости чер­ тежа. Магнитное поле называется однородным, ес­ ли во всех его точках вектор индукции оди­ наков. Магнитное   поле   внутри   соленоида   является однородным.   Изображение   однородного   магнитного   поля при помощи линий магнитной индукции. А) Линии параллельные плоскости чертежа, Б) Линии перпендикулярные плоскости чер­ тежа. 7)  Частные случаи напряженности:     а) модуль напряженности точечного заряда:  kE q   2r     б) модуль напряженности заряженного шара: ­ внутри шара          0Е 7) Частные случаи индукции магнитного поля: а) индукция магнитного поля прямого тока: B    I 0   r 2 б) индукция магнитного поля в центре круго­вого тока: B  0   I r 2 Руднев В.В. 4 ­ на поверхности шара        kE q  2R  ­ на расстоянии h от поверхности шара  kE q  ( hR  2) 8) Принцип суперпозиции электрической напря­ женности.    EE 1 E 2  9) Сила  электрического поля, действующая на проводник с током:  0F 10) Сила электростатического поля, действую­ щая на заряд (кулоновская сила). Направление кулоновской силы.   EqF  Модуль кулоновской силы: F  qE 11) Движение заряженной частицы в  электри­ческом поле. a)   на  частицу   действует   только   электрическая сила F F   a  ma qE qE m б) на частицу действуют электрическая сила и сила тяжести: 1) частица покоится или равномерно прямоли­ нейно движется 8) Принцип суперпозиции магнитной индукции.    BB 1 B 2  9)   Модуль   силы,   действующей   на   проводник   с током в магнитном поле – сила Ампера. Направ­ ление силы Ампера (правило левой руки) FA sin BI  BI 10) Модуль силы, действующей на заряд в маг­ нитном поле – сила Лоренца. Направление силы Лоренца (правило левой руки).  Fл  sin qB   qB 11) а) Движение заряженной частицы в магнит­ ном поле перпендикулярно линиям индукции: F л   qB  ma ц  2 m r  m r    qB  r  2 T б) Заряженное частица влетает в магнитное поле не под прямым углом к линиям индукции: Руднев В.В. 5 2) частица движется с ускорением вверх h ­ шаг  2 m x r  m x r  qB  x  qB h T   2 m qB   2 m qB       y sin cos T x y   y 3) частица движется с ускорением вниз  m x qB 4) частица движется по параболе r         h   0 t 2 at 2 qE m  a 12) Характеристика электростатического поля  между двумя точками – напряжение электроста­ тического поля между двумя точками: 12)   Характеристика   магнитостатического   поля между двумя точками (не изучается). U   U   В A q Дж Кл 13) Характеристика электростатического поля в замкнутом контуре – поток электрической нап­ ряжённости в контуре (не изучается). 13) Характеристика магнитостатического поля в замкнутом контуре – магнитный поток. Ф  cos    Ф   2мТл BS  Bn Вб 14) Энергетическая характеристика электроста­ тического   поля   в   данной   точке   –   потенциал электростатического поля в точке. 14)  Энергетическая характеристика магнитоста­ тического поля в данной точке (не изучается). Руднев В.В. 6 W p q Дж   В  Кл Потенциальная   энергия   заряда   в   данной   точке электрического поля:  qW p 15)   Частные   случаи   потенциала   электростати­ ческого поля: а)   потенциал   электростатического   поля   точеч­ ного заряда: 15) ­   k q   r б) потенциал электростатического поля внутри заряженного шара:   k q   R в) потенциал электростатического поля на пове­ рхности шара:   k q   R г) потенциал электростатического поля на рас­ стоянии h от его поверхности: q  ( hR    k ) 16) Принцип суперпозиции потенциала электро­ статического поля. 1   2 17) Работа электростатического поля по переме­ щению заряда.  qE A d  A qU   qA ( ) 1 2   2 2 m m 2 1 2 2  A    dEU Связь   напряжения   с   напряженностью   электро­ статического поля. Связь   напряжения   с   разностью   потенциалов 16) ­ 17) Работа магнитостатического поля по переме­ щению заряда. 0A Руднев В.В. 7 между   двумя   точками   электростатического поля. 1  U 2 18) Ускоряющее напряжение, ускоряющая раз­ ность потенциалов. 18) ­ qU  q  ( 1 2   2 2  m  2 m 1 2 2  2 m 2 2   )   или   2 m 1 2 Если скорость заряда в начальной точке равна нулю, то  qU    2m 2 q     или      ( 2  1 )   2 m 2 19)   Электростатическое   поле   –   потенциальное поле. Работа электростатического поля по пере­ мещению   заряда   из   одной   точки   в   другую   не зависит от траектории движения заряда между этими точками, а определяется только началь­ ным и конечным положениями заряда. 19) ­ 20)   Конденсаторы.   Электроёмкость   конденса­ тора (двух проводников).  С  Соединения конденсаторов в батареи. а) последовательное: 2 q  q q 1 1 1 1 CC C 1 UUU  1  1C 2 2 Для  n  одинаковых   C  C 1 n  UnU 1 б)   Параллельное   (соединенных   одинаковыми 20) Катушки. Индуктивность катушки проводни­ ка.  q U    ФС C  q U q  1  2 Кл В  q  dE   L L  Ф I  Гн Вб А Руднев В.В. 8 2 полюсами): q 1  UUU 1  q q 2  CCC 1C Для  n  одинаковых    qn q 1  CnC 1 1 2 21) Частные случаи электроёмкости: а) электроёмкость плоского конденсатора б) электроёмкость шара C   0 S d C  R  4 0 22) Энергия электростатического поля заряжен­ ного конденсатора. 2 2 Wэ  CU 2  q 2 C  qU 2 qE   d 2 21) ­ 22) Энергия магнитного поля катушки с током. Wм  2 LI 2  2 Ф 2 L  ФI 2