در یک سیستم بسته ، مجموع جبری بارهای همه ذرات بدون تغییر باقی می ماند.
(... اما نه تعداد ذرات باردار ، زیرا تغییرات ذرات اولیه وجود دارد).

سیستم بسته
- یک سیستم ذرات ، که از خارج وارد نشده و ذرات باردار را ترک نمی کند.

قانون کولومب- قانون اساسی الکترواستاتیک

نیروی برهم کنش دو جسم باردار بی حرکت در نقطه در خلاء مستقیماً متناسب است
محصول ماژول های شارژ است و با مربع فاصله بین آنها نسبت عکس دارد.
چه زمانی بدن نقطه در نظر گرفته می شود؟ - اگر فاصله بین آنها چندین برابر اندازه اجسام باشد.
اگر دو جسم بار الکتریکی داشته باشند ، طبق قانون کولن برهمکنش می کنند.
واحد بار الکتریکی
1 C - بار در 1 ثانیه از سطح مقطع هادی با جریان 1 A عبور می کند.
1 Cl شارژ بسیار بزرگی است.
هزینه اولیه:

بنابراین ، نیروی کولن بستگی به خواص محیط بین اجسام باردار دارد.

بسته و محدوده

نظریه برد کوتاه- تعامل بین اجسام باردار را تعریف می کند
با استفاده از یک واسطه متوسط ​​(با استفاده از یک میدان الکتریکی - فارادی ، ماکسول).

نظریه عمل از راه دور- تعامل بین شارژ بدن ، فوراً منتقل می شود
به هر فاصله ای از خلأ
نظریه نزدیکی برنده است !!

میدان الکتریکی
- از نظر مادی از نظر بار الکتریکی وجود دارد.
درباره ویژگی اصلی یک میدان الکتریکی: عمل با نیروی وارد بر بار الکتریکی وارد شده به آن.
میدان الکترواستاتیک- میدان بار الکتریکی ثابت ، با گذشت زمان تغییر نمی کند.
قدرت میدان الکتریکی- ویژگی های کمی ایمیل زمینه های.
نسبت نیرویی است که میدان بر روی بار نقطه ای وارد شده به قدر این بار وارد می کند.
- بستگی به میزان شارژ وارد شده ندارد ، اما میدان الکتریکی را مشخص می کند!

جهت بردار تنش
منطبق بر جهت بردار نیرویی است که بر آن وارد می شود بار مثبت,
و برخلاف جهت نیرویی است که بر بار منفی وارد می شود.

قدرت میدان شارژ نقطه ای:

جایی که q0 بار است که میدان الکتریکی را ایجاد می کند.
در هر نقطه از میدان ، شدت همیشه در امتداد خط مستقیم متصل کننده این نقطه و q0 است.

اصل زمینه های SUPERPOSITION (OVERLAPPING)

اگر در نقطه معینی از فضا ذرات باردار الکتریکی مختلف 1 ، 2 ، 3 ... و غیره وجود داشته باشد.
ایجاد میدان های الکتریکی با قدرت E1 ، E2 ، E3 ... و غیره ، سپس قدرت حاصله
در یک نقطه معین از میدان برابر است با مجموع هندسی شدتها.

خطوط برقپست الکترونیک زمینه ها - خطوط پیوسته که بردار آنها مماس است
کشش میدان الکتریکی در این نقاط.
میدان الکترونیکی همگن- قدرت میدان در تمام نقاط این میدان یکسان است.
خواص Leyline:بسته نیست (از + شارژ به _ بروید) ، پیوسته ، تلاقی نکنید ،
چگالی آنها نشان دهنده قدرت میدان است (هرچه خطوط ضخیم تر ، شدت آن بیشتر باشد).

از لحاظ گرافیکی لازم است بتواند نشان دهدمیدان الکتریکی: بار نقطه ای ، بار دو نقطه ای ، صفحات
خازن (در کتاب درسی است).

میدان الکتریکی
توپ شارژ شده

یک توپ رسانا با شعاع R وجود دارد.

بار به طور مساوی فقط روی سطح توپ توزیع می شود!
منبع تغذیه زمینه های خارج:

داخل توپ E = 0

هادی ها در حوزه الکترواستاتیک

میدان الکترواستاتیک- میدان الکتریکی ناشی از بارهای الکتریکی ثابت
الکترونهای آزاد- الکترون هایی که می توانند آزادانه در داخل یک رسانا حرکت کنند
(عمدتا در فلزات) تحت تأثیر el. زمینه های؛
در هنگام تشکیل فلزات ایجاد می شود: الکترونهای پوسته خارجی اتمها پیوندها را از دست می دهند
با هسته و شروع به تعلق به تمام هادی می کند.

- در حرکت سیال حرارتی شرکت کرده و می تواند آزادانه در سراسر هادی حرکت کند.
میدان الکترواستاتیک داخل هادی
- هیچ میدان الکترواستاتیک در داخل رسانا وجود ندارد (E = 0) ، که برای شارژ صادق است
هادی و برای یک هادی بدون شارژ که وارد میدان الکترواستاتیک خارجی می شود. چرا؟- از آنجا که وجود دارد پدیده القای الکترواستاتیک ، یعنی
پدیده جداسازی بار در یک هادی وارد شده به میدان الکترواستاتیک (خارج)

با تشکیل یک میدان الکترواستاتیک جدید (Ein.) در داخل رسانا.
در داخل هادی ، هر دو زمینه (Evneshn. و Eut.) یکدیگر را جبران می کنند ، سپس داخل هادی
E = 0
می توان هزینه ها را تقسیم کرد.

حفاظت الکترواستاتیک

- فلز. صفحه نمایش ، در داخل آن E = 0 ، زیرا تمام بار روی سطح هادی متمرکز می شود.
بار الکتریکی هادی ها
- تمام بار استاتیک هادی قرار دارد روی سطح آن ،داخل هادی q = 0 ؛
- برای هادیهای شارژ شده و بدون شارژ در میدان الکتریکی صادق است.
خطوط کشش میدان الکتریکی در هر نقطه از سطح هادی عمود براین سطح

دی الکتریک در زمینه الکترواستاتیک

میدان الکتریکی می تواند در داخل دی الکتریک وجود داشته باشد!

خواص الکتریکی اتم ها و مولکول های خنثی:
اتم خنثی بار مثبت (هسته) در مرکز متمرکز شده است.
- بار منفی - پوسته الکترون ؛
اعتقاد بر این است که به دلیل سرعت بالای حرکت
الکترونهای در مدار ، مرکز توزیع بار منفی با مرکز اتم مطابقت دارد.
مولکول - اغلب یک سیستم یون با بار علائم مخالف است ،
از آنجا که الکترونهای خارجی ضعیف به هسته متصل هستند و می توانند به اتمهای دیگر منتقل شوند.
دو قطبی برقی - یک مولکول ، به طور کلی خنثی ، اما مراکز توزیع
بارهای علامت مخالف از هم فاصله دارند. به عنوان مجموعه ای مشاهده می شود
دو بار نقطه ای ، از نظر اندازه برابر و از نظر علامت مخالف ،
در داخل مولکول در فاصله ای از یکدیگر قرار دارند.
2 نوع دی الکتریک (تفاوت در ساختار مولکولی):
1)قطبی - مولکولهایی با مرکز بارهای مثبت و منفی
مطابقت ندارند (الکل ، آب و غیره) ؛

2)غیر قطبی - اتم ها و مولکول هایی که مراکز توزیع بار در آنها منطبق است
(گازهای بی اثر ، اکسیژن ، هیدروژن ، پلی اتیلن و غیره).

پلاریزاسیون دی الکتریک در زمینه برق

جابجایی بارهای مثبت و منفی در جهت مخالف ،
یعنی جهت گیری مولکول ها.

قطبی شدن دی الکتریک های قطبی
دی الکتریک خارج از میدان الکتریکی- در نتیجه حرکت حرارتی ، دو قطبی های الکتریکی جهت گیری می کنند
به طور تصادفی در سطح و داخل دی الکتریک
q = 0 و Eint = 0
دی الکتریک در میدان الکتریکی همگن- نیروها روی دوقطبی عمل می کنند ، لحظاتی از نیروها را ایجاد می کنند
و دو قطبی ها را در امتداد خطوط نیروی میدان الکتریکی بچرخانید.

اما جهت دوقطبی ها فقط است جزئي،از آنجا که حرارت تداخل دارد
در سطح دی الکتریک ، بارهای محدود و در داخل دی الکتریک ، بارهای دوقطبی ظاهر می شود
یکدیگر را جبران کنند
بنابراین ، متوسط ​​بار مرتبط دی الکتریک = 0.
قطبی شدن دی الکتریک های غیر قطبی- همچنین در زمینه الکترونیکی قطبی شده اند:
بارهای مثبت و منفی مولکولها تغییر می کند ،

مراکز توزیع بار متوقف می شوند (مانند دوقطبی) ،
یک بار محدود در سطح دی الکتریک ظاهر می شود و در داخل میدان الکتریکی فقط تضعیف می شود

تضعیف میدان بستگی به خواص دی الکتریک دارد.

عملیات حوزه الکترواستاتیک

در انتقال شارژ

میدان الکترواستاتیک- پست الکترونیک زمینه شارژ ثابت
فل ، با عمل به اتهام ، آن را حرکت می دهد ، کار را انجام می دهد.
در یک میدان الکتریکی یکنواخت Fel = qE یک مقدار ثابت است

کار میدانی (نیروی الکتریکی) وابسته نیستدر شکل مسیر و در یک مسیر بسته = صفر.

انرژی بالقوه بدن شارژ شده

در یک زمینه الکترواستاتیک همگن

انرژی الکترواستاتیک -انرژی بالقوه یک سیستم از اجسام باردار
(زیرا آنها تعامل دارند و قادر به انجام کار هستند).

از آنجا که کار میدان بستگی به شکل مسیر ندارد ، در همان زمان

با مقایسه فرمول های کار ، به دست می آوریم
انرژی بالقوه یک بار در یک میدان الکترواستاتیک یکنواخت

اگر میدان کار مثبتی انجام دهد (در امتداد خطوط نیرو) ، پس انرژی بالقوه
جسم باردار کاهش می یابد (اما طبق قانون حفظ انرژی ، جنبشی
انرژی) و بالعکس

پتانسیل حوزه الکترواستاتیک

ویژگی انرژی el. زمینه های.
- برابر است با نسبت انرژی بالقوه بار در میدان به این بار.
- مقدار مقیاس پذیر که انرژی بالقوه شارژ را در هر نقطه از ایمیل تعیین می کند. زمینه های.

مقدار بالقوه نسبت به سطح صفر انتخاب شده محاسبه می شود.

اختلاف پتانسیل

(یا در غیر این صورت VOLTAGE)

این تفاوت بالقوه در نقاط شروع و پایان مسیر بار است.

ولتاژ بین دو نقطه (U) برابر اختلاف پتانسیل این نقاط است
و برابر است با کار میدان برای جابجایی واحد شارژ.

ارتباط بین قدرت و تفاوت احتمالی


هرچه تغییرات بالقوه در طول بخش مسیر کمتر باشد ، قدرت میدان کمتر است.
تنش ایمیل این میدان به منظور کاهش پتانسیل هدایت می شود.

سطوح مجهز
- سطوحی که همه نقاط آنها دارای پتانسیل یکسانی هستند

برای میدان یکنواخت ............................................ برای a شارژ میدان نقطه
- سطح ................................................ ................ کره های متحدالمرکز
سطح برابری در دسترس است هر راهنماییدر زمینه الکترواستاتیک ،
از آنجا که خطوط نیرو عمود بر سطح هادی هستند.
همه نقاط داخل رسانا دارای پتانسیل یکسانی هستند (= 0).
کشش درون رسانا = 0 ، که به معنی اختلاف پتانسیل داخل = 0 است.

ظرفیت الکتریکی
- مشخصه توانایی دو هادی در تجمع بار الکتریکی است.
- به q و U وابسته نیست
- بستگی به ابعاد هندسی رساناها ، شکل آنها ، موقعیت نسبی ،
خواص الکتریکی محیط بین رساناها

واحدهای SI: (F - farad)

متراکم کننده ها

دستگاه ذخیره بار الکتریکی
(دو رسانا با یک لایه دی الکتریک از هم جدا شده اند).

جایی که d زیاد است اندازه های کوچکتررهبر ارکستر.
تعیین در نمودارهای الکتریکی:

کل میدان الکتریکی در داخل خازن متمرکز شده است.
بار خازنی مقدار مطلق بار روی یکی از صفحات خازن است.

انواع خازن:
1. توسط نوع دی الکتریک: هوا ، میکا ، سرامیک ، الکترولیتیک
2. به صورت جلد: مسطح ، کروی.
3. از نظر ظرفیت: ثابت ، متغیر (تریمر).

ظرفیت الکتریکی یک خازن مسطح

جایی که S مساحت صفحه خازن (صفحه) است
د - فاصله بین صفحات
eо - ثابت الکتریکی
e - ثابت دی الکتریک دی الکتریک

گنجاندن خازن ها در مدار الکتریکی

موازی .............................. و .................. ................ متوالی

سپس C برای رایج است
اتصال موازی ............................................. با اتصال سریال

. .....................................................

انرژی خازن شارژ شده

خازن سیستمی از اجسام باردار است و دارای انرژی است.
انرژی هر خازنی:

جایی که C ظرفیت خازن است
q - شارژ خازن
U - ولتاژ در صفحات خازن
انرژی خازن برابر کاری است که میدان الکتریکی هنگام نزدیک شدن صفحات خازن به یکدیگر انجام می دهد ،
یا برابر با کار تفکیک بارهای مثبت و منفی مورد نیاز برای شارژ خازن.

انرژی حوزه الکتریکی خازن

انرژی خازن تقریباً برابر با مربع قدرت el است. زمینه های داخل خازن
چگالی انرژی el زمینه های خازن:

قوانین DC

برق- حرکت منظم ذرات باردار (الکترونها یا یونهای آزاد).
در این حالت ، ایمیل از طریق سطح مقطع هادی منتقل می شود. بار (در حین حرکت حرارتی ذرات باردار ، کل بار الکتریکی منتقل شده = 0 ، زیرا بارهای مثبت و منفی جبران می شود).

جهت ایمیل جاری- در نظر گرفتن جهت حرکت ذرات دارای بار مثبت (از + تا -) پذیرفته شده است.

اقدامات ایمیل جریان (در هادی):

حرارتی- گرمایش هادی (به جز ابررساناها) ؛
شیمیایی -خود را فقط در الکترولیت ها نشان می دهد ، موادی که الکترولیت را تشکیل می دهند روی الکترودها آزاد می شوند.
مغناطیسی(اصلی) - در همه رساناها مشاهده می شود (انحراف پیکان مغناطیسی نزدیک هادی با جریان و تأثیر نیروی جریان بر روی هادی های مجاوربا استفاده از میدان مغناطیسی).

بشریت از زمان فیلسوفان طبیعی یونان باستان می داند که بارهای الکتریکی در طبیعت وجود دارد ، زیرا کشف کردند که تکه های کهربا ، اگر با موی گربه مالیده شوند ، یکدیگر را دفع می کنند. امروزه می دانیم که بار الکتریکی ، مانند جرم ، یکی از خواص اساسی ماده است. بدون استثنا ، تمام ذرات بنیادی تشکیل دهنده جهان مادی، دارای یک یا دو بار الکتریکی - مثبت (مانند پروتونهای هسته اتمی) ، خنثی (مانند نوترونهای یک هسته) یا منفی (مانند الکترونهایی که پوسته بیرونی هسته اتم را تشکیل می دهند و بی طرفی الکتریکی آن را در کل تضمین می کند) به

یکی از مفیدترین تکنیک ها در فیزیک ، شناسایی خواص کلی (خلاصه) سیستم است که با هیچ تغییری در وضعیت آن تغییر نمی کند. چنین خصوصیاتی ، از نظر علمی ، هستند محافظه کار، از آنجا که برای آنها قوانین حفاظت... هرگونه قانون حفاظتی به این واقعیت خلاصه می شود که در حالت بسته (به معنای عدم وجود کامل "نشت" یا "ورود" مقدار فیزیکی مربوطه) سیستم محافظه کارمقدار مربوطه که سیستم را به طور کلی مشخص می کند در طول زمان تغییر نمی کند.

بار الکتریکی فقط به دسته ای از ویژگی های محافظه کارانه سیستم های بسته تعلق دارد. مجموع جبری بارهای الکتریکی مثبت و منفی - کل خالص هزینه سیستم- تحت هر شرایطی تغییر نمی کند ، مهم نیست که چه فرایندهایی در سیستم رخ می دهد. به طور خاص ، برای واکنشهای شیمیاییالکترونهای ظرفیت دارای بار منفی را می توان به هر طریقی بین پوسته های خارجی اتمها که پیوندهای شیمیایی ایجاد می کنند ، توزیع کرد. مواد مختلف- نه کل بار منفی الکترون ها و نه بار مثبت کل پروتون ها در هسته در یک سیستم شیمیایی بسته تغییر نمی کند. و این فقط ساده ترین مثال است ، زیرا در طول واکنش های شیمیایی هیچ پروتون و الکترون خود تبدیل نمی شود ، در نتیجه می توان تعداد بارهای مثبت و منفی را در سیستم به سادگی محاسبه کرد.

با بیشتر انرژی های بالابا این حال ، ذرات بنیادی دارای بار الکتریکی شروع به تعامل با یکدیگر می کنند و پیروی از قانون حفظ بار الکتریکی بسیار دشوارتر می شود ، اما در این مورد نیز صادق است. به عنوان مثال ، در واکنش پوسیدگی خود به خودی یک نوترون جدا شده ، فرآیندی رخ می دهد که می تواند با فرمول زیر توصیف شود:

جایی که p یک پروتون دارای بار مثبت است ، n یک نوترون با بار خنثی ، e یک الکترون با بار منفی است و v یک ذره خنثی به نام نوترینو است. به راحتی می توان دریافت که در هر دو ماده اولیه و محصول واکنش ، بار الکتریکی کل صفر است (0 = (+1) + (-1) + 0) ، اما در این حالت تغییری ایجاد می شود کلذرات دارای بار مثبت و منفی در سیستم. این یکی از واکنشهای پوسیدگی رادیواکتیو است که در آن قانون حفاظت از مجموع جبری بارهای الکتریکی با وجود تشکیل ذرات باردار جدید ، برآورده می شود. چنین فرایندهایی مشخصه فعل و انفعالات بین ذرات بنیادی است که در آن ذرات با بارهای الکتریکی دیگر از ذرات با یک بار الکتریکی متولد می شوند. کل بار الکتریکی یک سیستم بسته ، در هر صورت ، بدون تغییر باقی می ماند.

شارژ الکتریکی. قانون حفاظت از اتهام قانون کولن. قدرت میدان

الکترواستاتیک بخشی از نظریه الکتریسیته است که برهم کنش ها و خواص سیستمهای بارهای الکتریکی را که نسبت به چارچوب مرجع اینرسی انتخاب شده ثابت است ، مطالعه می کند. دو نوع بار الکتریکی وجود دارد - مثبت و منفی. نیروهای متقابل اجسام یا ذرات ناشی از بارهای الکتریکی این اجسام یا ذرات را نیروهای الکترواستاتیک می نامند. بار الکتریکی نقطه ای یک جسم باردار است که شکل و اندازه آن در این کار ناچیز است. بار الکتریکی هر سیستم بدن شامل یک عدد صحیح از بارهای ابتدایی است که تقریباً معادل 1.6 · 10 –19 درجه سانتیگراد است.

قانون حفظ بار الکتریکی

مجموع جبری بارهای الکتریکی اجسام یا ذراتی که یک سیستم جدا شده از نظر الکتریکی را تشکیل می دهند ، در طی فرآیندهایی که در این سیستم رخ می دهد ، تغییر نمی کند.

نیروهای متقابل الکترواستاتیک اجسام باردار از قانون کولنب که به طور تجربی تأسیس شده است اطاعت می کنند. بنابراین ، آنها اغلب نیروهای کولن نامیده می شوند.

قانون کولومب

قدرت برهم کنش الکتریکی بارهای الکتریکی دو نقطه ای در خلاء مستقیماً با محصول این بارها متناسب است و با مربع فاصله بین بارها متناسب است و در امتداد یک خط مستقیم که بارها را متصل می کند (شکل 1.1) به

,

جایی که e 0 = 8.85 · 10 -12 F / m - ثابت الکتریکی.

هر جسم شارژ شده را می توان به عنوان سیستم بارهای نقطه ای در نظر گرفت. بنابراین ، نیروی الکترواستاتیک که یک جسم باردار روی آن عمل می کند برابر است با مجموع هندسی نیروهایی که از هر بار نقطه ای جسم اول به تمام بارهای الکتریکی نقطه ای جسم دوم وارد می شود.

تعامل بین ذرات یا اجسام دارای بار الکتریکی به شیوه دلخواه نسبت به چارچوب مرجع اینرسی حرکت می کند میدان الکترومغناطیسی، که ترکیبی از دو میدان به هم پیوسته است - الکتریکی و مغناطیسی. ویژگی برجستهمیدان الکتریکی ، که آن را از سایر میدانهای فیزیکی متمایز می کند ، شامل این واقعیت است که روی یک بار الکتریکی (ذره یا جسم باردار) با نیرویی عمل می کند که به سرعت حرکت بار بستگی ندارد. مشخصه کمی کمی میدان الکتریکی بردار قدرت میدان الکتریکی است که مشخصه قدرت آن است.

قدرت میدان الکتریکیبرابر است با نیرویی که از جانب میدان به بار واحد واحد مثبت در نقطه معینی از میدان ، V / m وارد می کند.

نیرویی که از طرف میدان الکتریکی بر روی یک بار الکتریکی نقطه ای دلخواه وارد می شود س: = س، تنش در محل شارژ کجاست سبرای میدان تحریف شده توسط این بار ، به عنوان مثال v مورد کلی، متفاوت از زمینه ای که قبل از معرفی شارژ به آن بود س.