Лекции - Электростатика - файл n1.doc

Лекции - Электростатика
скачать (1541.5 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc1542kb.15.09.2012 13:19скачать

n1.doc

  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   14

ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И ПОСТОЯННЫЙ ТОК


Электронный учебник по физике

КГТУ-КХТИ. Кафедра физики. Старостина И.А., Кондратьева О.И., Бурдова Е.В.
Для перемещения по тексту электронного учебника можно использовать:

1- нажатие клавиш PgDn, PgUp,,  для перемещения по страницам и строкам;

2- нажатие левой клавиши «мыши» по выделенному тексту для перехода в требуемый раздел;

3- нажатие левой клавиши «мыши» по выделенному значку @ для перехода в оглавление.
ОГЛАВЛЕНИЕ

ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И ПОСТОЯННЫЙ ТОК 3

Электронный учебник по физике 3

КГТУ-КХТИ. Кафедра физики. Старостина И.А., Кондратьева О.И., Бурдова Е.В. 3

Для перемещения по тексту электронного учебника можно использовать: 3

1- нажатие клавиш PgDn, PgUp,,  для перемещения по страницам и строкам; 3

2- нажатие левой клавиши «мыши» по выделенному тексту для перехода в требуемый раздел; 3

3- нажатие левой клавиши «мыши» по выделенному значку @ для перехода в оглавление. 3

ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И ПОСТОЯННЫЙ ТОК 3

1. ЭЛЕКТРОСТАТИКА. 3

2. ПОСТОЯННЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК 23

3. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ТОКИ В МЕТАЛЛАХ, ВАКУУМЕ И ПОЛУПРОВОДНИКАХ 28



ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И ПОСТОЯННЫЙ ТОК


Электричество – это понятие, которое охватывает всю совокупность явле­ний, в которых проявляется существование, движение и взаимодействие электриче­ских зарядов. Науку, изучающую эти явления, называют наукой об электричестве.

1. ЭЛЕКТРОСТАТИКА.


Электростатика изучает взаимодействия и свойства неподвижных электри­чес­ких зарядов.

1.1. Электрические заряды. Закон сохранения электрического заряда.


Уже в VII веке до нашей эры древнегреческий ученый Ф.Милетский описал спо­соб­ность янтарной палочки, натертой шелком, притягивать легкие предметы. В конце XIV в. английский врач и физик У.Гильберт заинтересовался этим явлением и обнаружил аналогичные свойства у стекла, фарфора и многих дру­гих тел, предварительно натертых кожей, сукном и прочими мягкими материалами. Это явление Гильберт назвал электризацией. Электризация бывает положитель­ной (которую приобретает стекло, натертое кожей) и отрицательной (которую приобре­тает кожа). Таким образом, при электризации тел трением, оба тела элек­тризуются, т.е. приобретают заряды, равные по величине и противоположные по знаку.

Явление электризации тел долгое время не могло быть объяснено. Только в 1881 г. немецким физиком Г.Гельмгольцем была высказана гипотеза, объясняющая электрические явления существованием электрически заряженных элементарных частиц. Эта гипотеза была подтверждена в 1897 г. английским физиком Д.Томсоном открытием электрона и в 1919 г. английским физиком Э.Резерфордом открытием протона. Масса электрона me=9.1110-31 кг, его заряд e= -1.610-19 Кл. Масса протона mp=1.6710-27 кг, его заряд e= +1.610-19 Кл (в системе единиц СИ единица заряда называется Кулон в честь английского ученого Кулона и обозначается 1Кл). Опытным путем (1910-1914 гг.) американский физик Р.Милликен доказал дис­кретность электрических зарядов: заряд любого тела равен целому числу эле­ментар­ных зарядов. Носителем элементарного отрицательного заряда является электрон, положительного - протон. В незаряженном теле число положительных и отрицатель­ных элементарных зарядов одинаково, в заряженном теле - различно. Английский физик М.Фарадей при обобщении опытных данных ус­та­новил фундаментальный закон природы - закон сохранения заряда: алгебраиче­с­кая сумма электрических зарядов любой электрически замкнутой системы ос­тается неизменной, какие бы процессы в ней не происходили. Электрически замк­нутой является система, не обменивающаяся зарядами с внешними телами. Позднее было обнаружено, что величина электрического заряда не зависит от системы отсчета, от того - дви­жется заряд или покоится. Следовательно, заряд - релятивистки инвариантная ве­личина.

В зависимости от концентрации свободных зарядов все тела делятся на про­водники, диэлектрики и полупроводники.

К проводникам относятся вещества, в которых свободные электрические заряды перемещаются свободно по всему объ­ему. Это металлы, электролиты и плазма. Проводники делятся на две группы. В проводниках первого рода (металлах) перенос зарядов (свободных элек­тронов) не сопровождается химическими изменениями самих проводников. В проводниках второго рода (электролитах, расплавах солей) перемещение положительных и отрицательных ионов ведет к химическим изменениям в самих про­водниках.

Диэлектрики - это вещества, в которых практически отсутствуют свободные заряды. Они не проводят электрический ток. К диэлектрикам относятся : стекло, ян­тарь, каучук, сера, пластмассы, эбонит, газы при комнатной температуре.

Полупроводники (германий, кремний, селен, графит и др.) по своим свойст­вам занимают промежуточное положение между проводниками и диэлектриками. Их свойства в значительной мере зависят от внешних условий, главным образом, от тем­пературы.

1.2. Закон Кулона.


Закон взаимодействия неподвижных точечных электрических зарядов экспе­ри­ментально был открыт французским физиком Ш.Кулоном в 1785 г. Точечный заряд, как и материальная точка, является физической абстракцией. Если линейные размеры заряженного тела пренебрежимо малы по сравнению с рас­стоянием до других заряженных тел, то его можно считать точечным.

З


Рис.1.1. Силы куло­нов­ского взаимодей­ст­вия зарядов разных знаков.

акон Кулона: сила электростатического взаимодействия двух точеч­ных зарядов q1 и q2 в вакууме прямо пропорциональна произведению этих заря­дов и обратно пропорциональна квадрату расстояния r между ними.


Кулон установил, что силы данной природы - центра­льные, т.е. они направлены вдоль прямой, соединяющей взаимодействующие заряды. Согласно третьему закону Ньютона силы направлены в противоположные стороны и равны по величине F12= F21. Если заряды q1 и q2 одноименные по знаку, то силы отталкивают заряды; если они разноименные, то заряды притягиваются (рис.1.1). Если заряды поместить в среду (керосин, масло), то эта сила уменьшится в  раз. Она называется относительной диэлек­трической проницаемостью среды, 0. Для воздуха и вакуума =1. В системе единиц СИ закон Кулона записывается для модуля силы Кулона и для вектора силы , где 0=8.8510-12 Кл2/(Нм2) и называется электрической постоянной. Далее все единицы измерения будут приводиться в Международной системе изме­ре­ния (СИ).

Диэлектрическая проницаемость является важной характеристикой пищевых продуктов. Измеряя ее, можно получить большую информацию о качестве продук­та, оптимальном способе переработки и его хранения. Например, диэлектрическая проницаемость мяса существенно зависит от его жирности. С ростом жирности уменьшается влажность и . Исследование  молока различной жирности показало, что с ростом последней  линейно убывает. Таким образом, по величине  можно определить жирность молока. По величине  можно также установить возможные сроки и температурный режим хранения фрук­тов и овощей.
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   14


ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И ПОСТОЯННЫЙ ТОК
Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации