Jau seniai nustatyta, kad elektros krūviai vienas kito tiesiogiai neveikia. Erdvėje, supančioje visus įkrautus kūnus, stebimas veiksmas elektrinis laukas. Taigi, sąveika vyksta tarp laukų aplink krūvius. Kiekvienas laukas turi tam tikrą jėgą, kuria jis veikia krūvį. Šis gebėjimas yra pagrindinė kiekvieno žmogaus savybė.
Elektrinio lauko parametrų nustatymas
Elektrinio lauko, esančio aplink įkrautą objektą, tyrimas atliekamas naudojant vadinamąjį bandomąjį krūvį. Paprastai tai yra taškinis mokestis, kurio dydis yra labai nereikšmingas ir niekaip negali pastebimai paveikti pagrindinio tiriamo krūvio.
Daugiau tikslus apibrėžimas kiekybinius elektrinio lauko parametrus, nustatyta speciali reikšmė. Tai galios charakteristika gavo savo pavadinimą elektrinio lauko stiprumo forma.
Lauko stiprumas yra stabilus fizinis dydis. Jo reikšmė lygi lauko stiprumo, veikiančio teigiamą bandomąjį krūvį, esantį tam tikrame erdvės taške, ir šio bandomojo krūvio vertės santykiui.
Įtempimo vektorius – pagrindinė charakteristika
Pagrindinė intensyvumo charakteristika yra elektrinio lauko intensyvumo vektorius. Taigi, ši savybė yra vektorinis fizikinis dydis. Bet kada erdvinis taškas, įtempimo vektorius nukreiptas ta pačia kryptimi kaip ir veikianti jėga 
poveikis teigiamam testo krūviui. Stacionarūs įkrovimai, kurie laikui bėgant nekinta, turi elektrostatinį elektrinį lauką.
Tuo atveju, kai tiriamas kelių įkrautų kūnų iš karto sukuriamas elektrinis laukas, jo bendrą stiprumą sudarys iš kiekvieno įkrauto kūno jėgų, veikiančių bandomąjį krūvį, geometrinės sumos.
Vadinasi, elektrinio lauko stiprumo vektorius susideda iš bendra suma visų laukų, kuriuos sukuria atskiri krūviai kiekviename taške, stiprumo vektoriai.
Elektrinio lauko linijos atspindi jo vizualinį grafinį vaizdą. Įtempimo vektorius kiekviename taške yra nukreiptas į liestinę, esančią jėgos linijų atžvilgiu. Elektros linijų skaičius yra proporcingas elektrinio lauko stiprumo vektoriaus dydžiui.
Įtempimo vektoriaus srautas
1 .Dviejų tipų elektros krūviai ir jų savybės. Mažiausias nedalomas elektros krūvis. Elektros krūvių tvermės dėsnis. Kulono dėsnis. Mokesčio vienetas. Elektrostatinis laukas. Lauko aptikimo metodas.Įtampa kaip savybė
elektrostatinis laukas - . Įtempimo vektorius, jo kryptis.
Taškinio krūvio elektrinio lauko stipris. Įtempimo vienetai. Laukų superpozicijos principas.
Elektros krūvis
kiekis nekintamas, t.y. nepriklauso nuo atskaitos rėmo, todėl nepriklauso nuo to, ar krūvis juda, ar ramybės būsenoje.
dviejų rūšių (rūšių) elektros krūviai : : teigiami ir neigiami krūviai.
Eksperimentiškai nustatyta, kad panašūs krūviai atstumia, o kitaip nei traukia.
Elektra neutralus kūnas turi turėti vienodą teigiamų ir neigiamų krūvių skaičių, tačiau jų pasiskirstymas visame kūno tūryje turi būti vienodas. El. išsaugojimo dėsnis. mokestis algebrinė elektros suma. bet kurios uždaros sistemos (sistemos, kuri nekeičia krūvių su išorine šiluma) krūviai išlieka nepakitę, nesvarbu, kokie procesai vyksta šioje sistemoje. -19 Elek. krūviai nesusikuria savaime ir nekyla, juos galima tik atskirti ir perkelti iš vieno kūno į kitą. Egzistuoja mažiausias krūvis, jis buvo vadinamas elementariuoju krūviu -
tai yra elektrono krūvis, o kūno krūvis yra šio elementariojo krūvio kartotinis: e=1,6*10 Cl g – atstumas tarp krūvių q 1 ir q 2, k – proporcingumo koeficientas, priklausomai nuo fizikinių vienetų sistemos pasirinkimo.
m/F, a =8,85*10 -12 F/m – dielektrinė konstanta
Taškinis krūvis turėtų būti suprantamas kaip krūviai, sutelkti į kūnus, kurių linijiniai matmenys yra maži, palyginti su atstumais tarp jų.
Šiuo atveju krūvis matuojamas kulonais – pratekančios elektros energijos kiekiu skerspjūvis laidininkas per vieną sekundę esant 1 ampero srovei.
Jėga F nukreipta išilgai tiesės, jungiančios krūvius, t.y. yra centrinė jėga ir atitinka trauką (F<0) в случае разноименных зарядов и отталкиванию (F>0) to paties pavadinimo kaltinimų atveju. Ši jėga vadinama Kulono jėga.
Vėlesni Faradėjaus tyrimai tai parodė elektrinė sąveika tarp įkrautų kūnų priklauso nuo terpės, kurioje vyksta ši sąveika, savybių.
Pamokos tikslas: pateikti elektrinio lauko stiprio sąvoką ir jo apibrėžimą bet kuriame lauko taške.
Pamokos tikslai:
- elektrinio lauko stiprumo sampratos formavimas; duoti supratimą apie įtampos linijas ir grafinis vaizdavimas elektrinis laukas;
- mokyti taikyti formulę E=kq/r 2 sprendžiant nesudėtingus įtempių skaičiavimo uždavinius.
Elektrinis laukas yra ypatinga forma materija, apie kurios egzistavimą galima spręsti tik pagal jos veikimą. Eksperimentiškai įrodyta, kad yra dviejų tipų krūviai, aplink kuriuos yra elektriniai laukai, kuriems būdingos jėgos linijos.
Vaizduojant lauką grafiškai, reikia atsiminti, kad elektrinio lauko stiprumo linijos:
- niekur nesikerta vienas su kitu;
- pradėti teigiamas krūvis(arba begalybėje) ir pabaiga neigiamoje (arba begalybėje), t.y., tai atviros linijos;
- tarp įkrovimų niekur nenutrūksta.
1 pav
Teigiamo įkrovimo linijos:
2 pav
Neigiamos įkrovos linijos:
3 pav
To paties pavadinimo sąveikaujančių krūvių lauko linijos:
4 pav
Skirtingai nuo sąveikaujančių krūvių lauko linijos:
5 pav
Elektrinio lauko stiprumo charakteristika yra intensyvumas, kuris žymimas raide E ir turi matavimo vienetus arba. Įtampa yra vektorinis kiekis, nes jį lemia Kulono jėgos ir vienetinio teigiamo krūvio vertės santykis
Keičiant Kulono dėsnio formulę ir intensyvumo formulę, gauname lauko stiprumo priklausomybę nuo atstumo, kuriuo jis nustatomas tam tikro krūvio atžvilgiu.
Kur: k– proporcingumo koeficientas, kurio reikšmė priklauso nuo elektros krūvio vienetų pasirinkimo.
SI sistemoje 
N m 2 / Cl 2,
čia ε 0 yra elektrinė konstanta, lygi 8,85·10 -12 C 2 /N m 2 ;
q – elektros krūvis (C);
r yra atstumas nuo krūvio iki taško, kuriame nustatoma įtampa.
Įtempimo vektoriaus kryptis sutampa su Kulono jėgos kryptimi.
Elektrinis laukas, kurio stiprumas visuose erdvės taškuose yra vienodas, vadinamas vienodu. IN ribotas plotas Erdvėje elektrinis laukas gali būti laikomas maždaug vienodu, jei lauko stiprumas šioje srityje šiek tiek pasikeičia.
Kelių sąveikaujančių krūvių bendras lauko stiprumas bus lygus geometrinė sumaįtempimo vektoriai, o tai yra lauko superpozicijos principas:
Panagrinėkime kelis įtampos nustatymo atvejus.
1. Tegul sąveikauja du priešingi krūviai. Tarp jų pastatykime taškinį teigiamą krūvį, tada šioje vietoje bus du įtampos vektoriai, nukreipti ta pačia kryptimi:
Pagal lauko superpozicijos principą bendras lauko stiprumas tam tikrame taške yra lygus stiprumo vektorių E 31 ir E 32 geometrinei sumai.
Įtampa tam tikrame taške nustatoma pagal formulę:
E = kq 1 /x 2 + kq 2 / (r – x) 2
čia: r – atstumas tarp pirmojo ir antrojo krūvio;
x yra atstumas tarp pirmojo ir taško krūvio.
6 pav
2. Apsvarstykite atvejį, kai reikia rasti įtampą taške, esančiame atstumu a nuo antrojo krūvio. Jei atsižvelgsime į tai, kad pirmojo krūvio laukas yra didesnis už antrojo krūvio lauką, tada intensyvumas tam tikrame lauko taške yra lygus geometriniam intensyvumo skirtumui E 31 ir E 32.
Įtempimo tam tikrame taške formulė yra tokia:
E = kq1/(r + a) 2 – kq 2 /a 2
Čia: r – atstumas tarp sąveikaujančių krūvių;
a yra atstumas tarp antrojo ir taško krūvio.
7 pav
3. Apsvarstykite pavyzdį, kai reikia nustatyti lauko stiprumą tam tikru atstumu nuo pirmojo ir antrojo krūvio, šiuo atveju atstumu r nuo pirmojo ir atstumu b nuo antrojo krūvio. Kadangi panašūs krūviai atstumia, o priešingai nei traukia, turime du įtempimo vektorius, kylančius iš vieno taško, tai norėdami juos pridėti, galime naudoti metodą, kai priešingas lygiagretainio kampas bus suminis įtempimo vektorius. Algebrinė suma randame vektorius iš Pitagoro teoremos:
E = (E 31 2 + E 32 2) 1/2
Taigi:
E = ((kq 1 /r 2) 2 + (kq 2 /b 2) 2) 1/2
8 pav
Remiantis šiuo darbu, darytina išvada, kad intensyvumą bet kuriame lauko taške galima nustatyti žinant sąveikaujančių krūvių dydį, atstumą nuo kiekvieno krūvio iki tam tikro taško ir elektros konstantą.
4. Temos įtvirtinimas.
Bandomasis darbas.
1 variantas.
1. Tęskite frazę: „elektrostatika yra...
2. Tęskite frazę: elektrinis laukas yra….
3. Kaip jie nukreipiami elektros linijosšio krūvio įtampa?
4. Nustatykite kaltinimų požymius:
Namų darbų užduotys:
1. Du krūviai q 1 = +3·10 -7 C ir q 2 = −2·10 -7 C yra vakuume 0,2 m atstumu vienas nuo kito. Nustatykite lauko stiprumą taške C, esančiame ant linijos, jungiančios krūvius, 0,05 m atstumu į dešinę nuo krūvio q 2.
2. Tam tikrame lauko taške 5·10 -9 C krūvį veikia 3,10 -4 N jėga. Raskite lauko stiprumą šiame taške ir nustatykite lauką sukuriančio krūvio dydį. jeigu taškas nuo jo nutolęs 0.1 m.
Instrukcijos
Jei elektriniame lauke, sukurtas mokestis Q, įdėkite kitą krūvį Q0, tada jis veiks jį tam tikra jėga. Tai vadinama elektrinio lauko stipriu E. Tai jėgos F, kuria laukas tam tikrame erdvės taške veikia teigiamą elektros krūvį Q0, santykis su šio krūvio reikšme: E = F/Q0.
Priklausomai nuo konkretus taškas erdvėje, lauko stiprumo E reikšmė gali keistis, kuri išreiškiama formule E = E (x, y, z, t). Todėl elektrinio lauko stiprumas yra vektorius fiziniai dydžiai.
Kadangi lauko stiprumas priklauso nuo jėgos, veikiančios taškinį krūvį, elektrinio lauko stiprumo vektorius E yra toks pat kaip jėgos vektorius F. Pagal Kulono dėsnį jėga, su kuria dvi įkrautos dalelės sąveikauja vakuume, yra nukreipta kryptimi. kurie jungia šiuos mokesčius.
Video tema
Objektai vektorinė algebra yra tiesios linijos atkarpos, turinčios kryptį ir ilgį, vadinamos moduliu. Norint nustatyti modulis vektorius, reikia pašalinti kvadratinė šaknis iš dydžio, reiškiančio jo projekcijų į koordinačių ašis kvadratų sumą.
Instrukcijos
Vektorius apibūdina dvi pagrindinės savybės: ilgis ir kryptis. Ilgis vektorius arba norma ir atstovauja skaliarinė vertė, atstumas nuo pradžios taško iki pabaigos taško. Abu naudojami grafiškai pavaizduoti įvairius ar veiksmus, pvz. fizinės jėgos, judesiai elementariosios dalelės ir tt
Vieta vektorius dviejų matmenų arba trimatė erdvė neturi įtakos jo savybėms. Tačiau jei perkelsite jį į kitą vietą, pasikeis tik jo galų koordinatės modulis ir kryptis išliks ta pati. Ši nepriklausomybė leidžia įvairiuose skaičiavimuose naudoti vektorinę algebrą, pavyzdžiui, kampus tarp erdvinių linijų ir plokštumų.
Kiekvienas vektorius gali būti nurodytas jo galų koordinatėmis. Pirmiausia panagrinėkime dvimatę erdvę: tegul pradžia vektorius yra taške A (1, -3) ir yra taške B (4, -5). Norėdami rasti jų projekcijas, nuleiskite statmenas x ašiai ir ordinates.
Nustatykite savo projekcijas vektorius, kurią galima apskaičiuoti naudojant formulę: АВх = (xb - xa) = 3 ABy = (yb - ya) = -2, kur: ABx ir ABy yra projekcijos vektorius ant Ox ir Oy ašių xa ir xb yra taškų A ir B abscisės ya ir yb yra atitinkamos ordinatės;
Grafiniame paveikslėlyje pamatysite stačiakampis trikampis, sudarytas iš kojų su ilgiu, lygus projekcijoms vektorius. Trikampio hipotenuzė yra dydis, kurį reikia apskaičiuoti, t.y. modulis vektorius. Taikykite Pitagoro teoremą: |AB|² = ABx² + ABy² → |AB| = √((xb – xa)² + (yb – ya)²) = √13.
Tegu nagrinėjamame pavyzdyje za = 3, zb = 8, tada: zb – za = 5;|AB| = √(9 + 4 + 25) = √38.
Video tema
Siekiant nustatyti taškinių krūvių modulį tokio pat dydžio, išmatuokite jų sąveikos jėgą ir atstumą tarp jų ir atlikite skaičiavimus. Jei reikia rasti apmokestinimo modulį individualiai taškiniai kūnai, įvesti juos į žinomo stiprumo elektrinį lauką ir išmatuoti jėgą, kuria laukas veikia šiuos krūvius.
Kaip aptikti bet kokią jėgą ar sąveiką? Pagal smūgio rezultatą. Mes pataikėme kamuolį ir kamuolio greitis pasikeitė. Žemė mus traukia, mes negalime atsistumti kojomis ir skristi, bet visada nusileisti atgal. Deja :)
Taip pat ir esant elektriniam laukui, neužtenka vien žinoti, kad jis egzistuoja, reikia rasti kai kurias jo charakteristikas, kurios apibūdintų jo įtakos rezultatą.
Žinome, kad laukas turi įtakos įkrovimui. Tiesą sakant, elektrinį lauką galime aptikti tik pagal jo poveikį krūviui. Atitinkamai, turime įvesti vertę, apibūdinančią šios įtakos stiprumą.
Įtampa kaip elektrinio lauko charakteristika
Įdėjus įvairius krūvius į pastovų elektrinį lauką, buvo galima atrasti, kad krūvį veikiančios jėgos dydis visada yra tiesiogiai proporcingas šio krūvio dydžiui.
Pagal Kulono dėsnį viskas yra teisinga. Juk lauką sukuria krūvis q_1, todėl esant pastoviai krūvio q_1 reikšmei, jo sukurtas laukas veiks jame įdėtą krūvį q_2 Kulono jėga, proporcingas dydžiui mokestis q_2.
Todėl lauko jėgos, veikiančios jame esantį krūvį, santykis su šiuo krūviu bus vertė, nepriklausoma nuo šį lauką sukuriančio krūvio dydžio.
Šią reikšmę galima laikyti lauko charakteristika. Jis buvo vadinamas elektrinio lauko stipriu:
čia E – elektrinio lauko stipris, F – taškinį krūvį veikianti jėga, q – lauke esantis krūvis.
Lauko stiprumas dydis yra vektorius, intensyvumo vektoriaus kryptis bet kuriame lauko taške visada yra išilgai tiesės, jungiančios šį tašką ir krūvį, esantį lauke. Įtempimo vektorius visada sutampa su jėgos vektoriumi, veikiančiu krūvį.
Lauko superpozicijos principas
Žinome, kad jei organizmą veikia keli įvairios jėgos, nukreiptas į skirtingos pusės, tada šių jėgų rezultantas bus lygus jų geometrinei sumai: F =F_1+F_2+...+F_n.
Šios jėgos įtakos kryptis nustatoma pagal vektorių sudėjimo taisyklę. Tuo atveju, kai turime krūvį, esantį kelių elektrinių laukų veikimo zonoje, tada jį veiks kelios jėgos.
Kiekvienos atskiros jėgos dydis ir kryptis priklausys nuo kiekvieno lauko stiprumo atskirai. Šių jėgų rezultatas, kaip ir kūno atveju, bus lygus jų geometrinei sumai.
Logiška manyti, kad gautas mūsų krūvio lauko stiprumas bus visų šiuo metu esančių laukų stiprumų suma. Tai yra lauko superpozicijos principo esmė.
Šis principas buvo patvirtintas eksperimentiškai: jei tam tikrame erdvės taške įvairios įkrautos dalelės sukuria elektrinius laukus, kurių stipriai yra E_1, E_2,…, E_n, tai gautas lauko stiprumas šiame taške yra lygus šių laukų stiprių sumai. .
