Dans un système fermé, la somme algébrique des charges de toutes les particules reste inchangée.
(... mais, pas le nombre de particules chargées, puisqu'il y a des transformations de particules élémentaires).

Systeme ferme
- un système de particules, qui n'entre pas de l'extérieur et ne laisse pas de particules chargées.

La loi de coulomb- la loi fondamentale de l'électrostatique.

La force d'interaction de deux corps chargés immobiles dans le vide est directement proportionnelle
produit des modules de charge et est inversement proportionnel au carré de la distance qui les sépare.
Lorsque les corps sont considérés comme des points? - si la distance entre eux est plusieurs fois supérieure à la taille des corps.
Si deux corps ont des charges électriques, alors ils interagissent selon la loi de Coulomb.
Unité de charge électrique
1 C - une charge passant en 1 seconde à travers la section transversale du conducteur à un courant de 1 A.
1 Cl est une charge très importante.
Charge élémentaire :

Ainsi, la force de Coulomb dépend des propriétés du milieu entre les corps chargés.

PROCHE ET GAMME

Théorie à courte portée- définit l'interaction entre les corps chargés
au moyen d'un milieu intermédiaire (au moyen d'un champ électrique - Faraday, Maxwell).

Théorie de l'action à distance- interaction entre les charges. corps, transmis instantanément
à n'importe quelle distance à travers le vide.
LA THÉORIE DE LA PROXIMITÉ gagne !!

CHAMP ÉLECTRIQUE
- existe autour d'une charge électrique, matériellement.
A propos de la propriété principale d'un champ électrique : une action avec une force sur une charge électrique qui y est introduite.
Champ électrostatique- le champ d'une charge électrique stationnaire, ne change pas dans le temps.
Intensité du champ électrique.- caractéristiques quantitatives du courrier électronique. des champs.
est le rapport de la force avec laquelle le champ agit sur la charge ponctuelle introduite à l'amplitude de cette charge.
- ne dépend pas de la quantité de charge introduite, mais caractérise le champ électrique !

Direction du vecteur de tension
coïncide avec la direction du vecteur de la force agissant sur charge positive,
et à l'opposé de la direction de la force agissant sur la charge négative.

Intensité du champ de charge ponctuelle :

où q0 est la charge qui crée le champ électrique.
En tout point du champ, l'intensité est toujours dirigée le long de la droite reliant ce point et q0.

PRINCIPE DE SUPERPOSITION (RECOUVREMENT) CHAMPS

Si en un point donné de l'espace il y a diverses particules chargées électriquement 1, 2, 3 ... etc.
créer des champs électriques avec des forces E1, E2, E3 ... etc., puis la force résultante
en un point donné du champ est égal à la somme géométrique des intensités.

Lignes de force e-mail champs - lignes continues, tangentes aux vecteurs
la tension du champ électrique en ces points.
Champ électronique homogène- l'intensité du champ est la même en tous points de ce champ.
Propriétés de la ligne tellurique : non fermé (passer de + charge à _), continu, ne se coupe pas,
leur densité indique l'intensité du champ (plus les lignes sont épaisses, plus l'intensité est élevée).

Graphiquement il faut être capable de montrer champ électrique : charge ponctuelle, deux charges ponctuelles, plaques
condensateur (dans le manuel est).

CHAMP ÉLECTRIQUE
balle chargée.

Il existe une boule conductrice chargée de rayon R.

La charge n'est uniformément répartie que sur la surface de la balle !
Source de courant champs à l'extérieur :

à l'intérieur du ballon E = 0

CONDUCTEURS DANS LE CHAMP ÉLECTROSTATIQUE

Champ électrostatique- un champ électrique formé de charges électriques stationnaires.
électrons libres- des électrons qui peuvent se déplacer librement à l'intérieur d'un conducteur
(principalement dans les métaux) sous l'influence d'el. des champs;
se forment lors de la formation des métaux : les électrons des couches externes des atomes perdent des liaisons
avec des noyaux et commencent à appartenir à l'ensemble du conducteur;

- participent au mouvement du fluide thermique et peuvent se déplacer librement dans tout le conducteur.
Champ électrostatique à l'intérieur du conducteur
- il n'y a pas de champ électrostatique à l'intérieur du conducteur (E = 0), ce qui est vrai pour un
conducteur et pour un conducteur non chargé introduit dans un champ électrostatique externe. Pourquoi?- puisque existe le phénomène d'induction électrostatique, c'est-à-dire
le phénomène de séparation de charges dans un conducteur introduit dans un champ électrostatique (Eexterne)

avec la formation d'un nouveau champ électrostatique (Ein.) à l'intérieur du conducteur.
A l'intérieur du conducteur, les deux champs (Evneshn. Et Eut.) se compensent, puis à l'intérieur du conducteur
E = 0.
Les charges peuvent être fractionnées.

Protection électrostatique

- métal. écran, à l'intérieur duquel E = 0, car toute la charge sera concentrée sur la surface du conducteur.
Charge électrique des conducteurs
- toutes les charges statiques du conducteur sont localisées à sa surface,à l'intérieur du conducteur q = 0;
- vrai pour les conducteurs chargés et non chargés dans le champ électrique.
Lignes de tension du champ électrique en tout point de la surface du conducteur perpendiculaire cette superficie.

DIÉLECTRIQUES DANS LE CHAMP ÉLECTROSTATIQUE

Un champ électrique peut exister à l'intérieur du diélectrique !

Propriétés électriques des atomes et molécules neutres :
Atome neutre -la charge positive (noyau) est concentrée au centre ;
- charge négative - couche électronique;
on pense qu'en raison de la grande vitesse de déplacement
d'électrons en orbite, le centre de la distribution des charges négatives coïncide avec le centre de l'atome.
Molécule - le plus souvent c'est un système d'ions avec des charges de signes opposés,
puisque les électrons externes sont faiblement liés aux noyaux et peuvent être transférés à d'autres atomes.
Dipôle électrique - une molécule, généralement neutre, mais des centres de distribution
les charges de signe opposé sont espacées ; vu comme une collection
deux charges ponctuelles, de grandeur égale et de signe opposé,
situés à l'intérieur de la molécule à une certaine distance les uns des autres.
2 types de diélectriques ( diffèrent par la structure moléculaire):
1)polaire - molécules avec des centres de charges positives et négatives
ne correspondent pas (alcools, eau, etc.);

2)non polaire - atomes et molécules dans lesquels les centres de distribution de charges coïncident
(gaz inertes, oxygène, hydrogène, polyéthylène, etc.).

POLARISATION DES DIÉLECTRIQUES DANS LE DOMAINE ÉLECTRIQUE

Déplacement des charges positives et négatives dans des directions opposées,
c'est-à-dire l'orientation des molécules.

Polarisation des diélectriques polaires
Diélectrique en dehors du champ électrique- en raison du mouvement thermique, les dipôles électriques sont orientés
aléatoirement sur la surface et à l'intérieur du diélectrique.
q = 0 et Eint = 0
Diélectrique dans un champ électrique homogène- les forces agissent sur les dipôles, créent des moments de forces
et faire tourner les dipôles le long des lignes de force du champ électrique.

MAIS l'orientation des dipôles n'est que partiel, puisque le mouvement de la chaleur interfère.
A la surface du diélectrique, des charges liées apparaissent, et à l'intérieur du diélectrique, les charges des dipôles
se compenser mutuellement.
Ainsi, la charge moyenne associée du diélectrique = 0.
Polarisation des diélectriques non polaires- sont également polarisés dans le champ électrique :
les charges positives et négatives des molécules sont décalées,

les centres de distribution de charges cessent de coïncider (comme les dipôles),
une charge liée apparaît à la surface du diélectrique, et à l'intérieur le champ électrique est seulement affaibli

L'affaiblissement du champ dépend des propriétés du diélectrique.

FONCTIONNEMENT SUR CHAMP ÉLECTROSTATIQUE

SUR TRANSFERT DE CHARGE

Champ électrostatique- e-mail le champ d'une charge stationnaire.
Fel, agissant sur la charge, la déplace, effectuant un travail.
Dans un champ électrique uniforme Fel = qE est une valeur constante

Travail sur le terrain (force électrique) ne dépend pas sur la forme de la trajectoire et sur une trajectoire fermée = zéro.

ÉNERGIE POTENTIELLE D'UN CORPS CHARGÉ

DANS UN CHAMP ÉLECTROSTATIQUE HOMOGÈNE

Énergie électrostatique -énergie potentielle d'un système de corps chargés
(parce qu'ils interagissent et sont capables de faire le travail).

Puisque le travail du champ ne dépend pas de la forme de la trajectoire, alors en même temps

En comparant les formules de travail, on obtient
énergie potentielle d'une charge dans un champ électrostatique uniforme

Si le champ fait un travail positif (le long des lignes de force), alors l'énergie potentielle
corps chargé diminue (mais selon la loi de conservation de l'énergie, la cinétique
énergie) et vice versa.

POTENTIEL DE CHAMP ÉLECTROSTATIQUE

Caractéristique énergétique el. des champs.
- est égal au rapport de l'énergie potentielle de la charge dans le champ à cette charge.
- une valeur scalaire qui détermine l'énergie potentielle de la charge en tout point de l'email. des champs.

La valeur potentielle est calculée par rapport au niveau zéro sélectionné.

DIFFÉRENCE DE POTENTIEL

(ou sinon TENSION)

C'est la différence de potentiel aux points de début et de fin de la trajectoire de charge.

La tension entre deux points (U) est égale à la différence de potentiel de ces points
et est égal au travail du champ pour déplacer une charge unitaire.

RELATION ENTRE LA FORCE DU TERRAIN ET LA DIFFÉRENCE DE POTENTIEL


Moins le potentiel change le long du segment de trajet, plus l'intensité du champ est faible.
La tension de l'email le champ est dirigé vers la diminution du potentiel.

SURFACES ÉQUIPOTENTIELLES
- surfaces dont tous les points ont le même potentiel

pour un champ uniforme ................................................. pour un charge ponctuelle sur le terrain
- avion ................................................ ................ sphères concentriques
La surface équipotentielle est disponible n'importe quel guide dans un champ électrostatique,
puisque les lignes de force sont perpendiculaires à la surface du conducteur.
Tous les points à l'intérieur du conducteur ont le même potentiel (= 0).
La tension à l'intérieur du conducteur = 0, ce qui signifie que la différence de potentiel à l'intérieur = 0.

CAPACITÉ ÉLECTRIQUE
- caractérise la capacité de deux conducteurs à accumuler une charge électrique.
- ne dépend pas de q et U.
- dépend des dimensions géométriques des conducteurs, de leur forme, de leur position relative,
propriétés électriques du milieu entre les conducteurs.

Unités SI : (F - farad)

CONDENSEURS

Dispositif de stockage de charge électrotechnique
(deux conducteurs séparés par une couche diélectrique).

où d est beaucoup tailles plus petites conducteur.
Désignation sur schémas électriques:

Tout le champ électrique est concentré à l'intérieur du condensateur.
La charge du condensateur est la valeur absolue de la charge sur l'une des plaques du condensateur.

Types de condensateurs :
1.par type de diélectrique : air, mica, céramique, électrolytique
2. sous forme de couvercles : plats, sphériques.
3. en termes de capacité : constante, variable (trimmer).

Capacité électrique d'un condensateur plat

où S est l'aire de la plaque du condensateur (plaque)
d - distance entre les plaques
e® - constante électrique
e est la constante diélectrique du diélectrique

L'inclusion de condensateurs dans circuit électrique

parallèle ................................ et .................. ................ séquentiel

Alors C est commun pour
connexion parallèle ................................................ avec connexion série

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

ENERGIE DU CONDENSATEUR CHARGÉ

Un condensateur est un système de corps chargés et a de l'énergie.
Énergie de n'importe quel condensateur:

où C est la capacité du condensateur
q - charge du condensateur
U - tension aux bornes des plaques de condensateur
L'énergie du condensateur est égale au travail que le champ électrique effectuera lorsque les plaques du condensateur se rapprochent,
ou égal au travail de séparation des charges positives et négatives requis pour charger le condensateur.

ENERGIE DU CHAMP ELECTRIQUE DU CONDENSATEUR

L'énergie du condensateur est approximativement égale au carré de la force de l'el. champs à l'intérieur du condensateur.
Densité énergétique el. champs de condensateur :

LOIS DC

Électricité- le mouvement ordonné des particules chargées (électrons ou ions libres).
Dans ce cas, le courrier électronique est acheminé à travers la section transversale du conducteur. charge (avec le mouvement thermique des particules chargées, la charge électrique totale transférée = 0, car les charges positives et négatives sont compensées).

Adresse e-mail courant- il est classiquement admis de considérer le sens du mouvement des particules chargées positivement (de + à -).

Actions par e-mail courant (dans le conducteur):

thermique- échauffement du conducteur (sauf pour les supraconducteurs) ;
chimique - ne se manifeste que dans les électrolytes, Les substances qui composent l'électrolyte sont libérées sur les électrodes;
magnétique(principal) - observé dans tous les conducteurs (déviation de l'aiguille magnétique près du conducteur avec le courant et effet de force du courant sur conducteurs adjacents au moyen d'un champ magnétique).

L'humanité sait que les charges électriques existent dans la nature depuis l'époque des anciens philosophes grecs de la nature, qui ont découvert que les morceaux d'ambre, s'ils sont frottés avec des poils de chat, commencent à se repousser. On sait aujourd'hui que la charge électrique, comme la masse, est l'une des propriétés fondamentales de la matière. Sans exception, toutes les particules élémentaires qui composent univers matériel, avoir l'une ou l'autre charge électrique - positive (comme les protons dans le noyau atomique), neutre (comme les neutrons du même noyau) ou négative (comme les électrons qui forment l'enveloppe externe du noyau atomique et assurent sa neutralité électrique dans son ensemble) .

L'une des techniques les plus utiles en physique est l'identification des propriétés globales (résumées) du système, qui ne changent pas avec les changements de son état. De telles propriétés, en termes scientifiques, sont conservateur, puisque pour eux le lois de conservation... Toute loi de conservation se réduit à l'énoncé du fait que dans un clos (au sens de l'absence totale de "fuite" ou "d'arrivée" de la grandeur physique correspondante) système conservateur la valeur correspondante caractérisant le système dans son ensemble ne change pas dans le temps.

La charge électrique appartient juste à la catégorie des caractéristiques conservatrices des systèmes fermés. Somme algébrique des charges électriques positives et négatives - charge nette nette du système- ne change en aucun cas, quels que soient les processus qui se produisent dans le système. En particulier, pour réactions chimiques, les électrons de valence chargés négativement peuvent être redistribués de n'importe quelle manière entre les couches externes des atomes formant des liaisons chimiques diverses substances- ni la charge négative totale des électrons, ni la charge positive totale des protons dans le noyau dans un système chimique fermé ne changeront. Et ce n'est que l'exemple le plus simple, car au cours des réactions chimiques, il n'y a pas de transmutation des protons et des électrons eux-mêmes, ce qui permet de calculer simplement le nombre de charges positives et négatives dans le système.

Avec plus hautes énergies, cependant, les particules élémentaires chargées électriquement commencent à interagir les unes avec les autres, et il devient beaucoup plus difficile de suivre le respect de la loi de conservation de la charge électrique, mais elle est également remplie dans ce cas. Par exemple, dans la réaction de désintégration spontanée d'un neutron isolé, un processus se produit qui peut être décrit par la formule suivante :

où p est un proton chargé positivement, n est un neutron chargé neutre, e est un électron chargé négativement et v est une particule neutre appelée neutrino. Il est facile de voir que dans le matériau de départ et le produit de réaction, la charge électrique totale est nulle (0 = (+1) + (-1) + 0), mais dans ce cas, il y a un changement le total particules chargées positivement et négativement dans le système. C'est l'une des réactions de désintégration radioactive, dans laquelle la loi de conservation de la somme algébrique des charges électriques est remplie, malgré la formation de nouvelles particules chargées. De tels processus sont caractéristiques des interactions entre particules élémentaires, dans lesquelles des particules avec d'autres charges électriques naissent de particules avec une charge électrique. La charge électrique totale d'un système fermé, dans tous les cas, reste inchangée.

Charge électrique. Loi de conservation des charges. La loi de coulomb. Force du champ

L'électrostatique est une section de la théorie de l'électricité, qui étudie les interactions et les propriétés des systèmes de charges électriques, stationnaires par rapport au référentiel inertiel choisi. Il existe deux types de charges électriques - positives et négatives. Les forces d'interaction de corps ou de particules provoquées par les charges électriques de ces corps ou particules sont appelées forces électrostatiques. Une charge électrique ponctuelle est un corps chargé, dont la forme et la taille sont insignifiantes dans cette tâche. La charge électrique de tout système de corps est constituée d'un nombre entier de charges élémentaires, approximativement égal à 1,6 · 10 –19 C.

Loi de conservation de la charge électrique

La somme algébrique des charges électriques des corps ou des particules qui forment un système isolé électriquement ne change pas au cours des processus se produisant dans ce système.

Les forces d'interaction électrostatique des corps chargés obéissent à la loi de Coulomb établie expérimentalement. Par conséquent, elles sont souvent appelées forces de Coulomb.

La loi de coulomb

La force de l'interaction électrique de deux charges électriques ponctuelles dans le vide est directement proportionnelle au produit de ces charges, inversement proportionnelle au carré de la distance entre les charges et est dirigée le long d'une ligne droite reliant les charges (Fig. 1.1) .

,

où e 0 = 8,85 · 10 -12 F / m - constante électrique.

Tout organisme chargé peut être considéré comme un système de redevances ponctuelles. Par conséquent, la force électrostatique avec laquelle un corps chargé agit sur un autre est égale à la somme géométrique des forces appliquées à toutes les charges électriques ponctuelles du deuxième corps à partir de chaque charge ponctuelle du premier corps.

L'interaction entre des particules ou des corps chargés électriquement se déplaçant de manière arbitraire par rapport au référentiel inertiel est réalisée par Champ électromagnétique, qui est une combinaison de deux champs interconnectés - électrique et magnétique. Élément saillant Le champ électrique, qui le distingue des autres champs physiques, consiste dans le fait qu'il agit sur une charge électrique (particule ou corps chargé) avec une force qui ne dépend pas de la vitesse de déplacement de la charge. La principale caractéristique quantitative du champ électrique est le vecteur d'intensité du champ électrique, qui est sa caractéristique d'intensité.

Intensité du champ électrique est égal à la force agissant du côté du champ sur une charge ponctuelle unitaire positive placée en un point donné du champ, V/m.

La force agissant du côté du champ électrique sur une charge électrique ponctuelle arbitraire placée en elle q: = q, où est la tension à l'emplacement de la charge q pour un champ déformé par cette charge, c'est-à-dire v cas général, différent du champ qui était avant l'introduction de la charge dans celui-ci q.