- Действует ли поле, создаваемое неким зарядом на сам этот заряд?
Нет, электрическое поле, создаваемое каким-нибудь зарядом, не действует на сам этот заряд, в точке, где находится заряд, создающий электрическое поле, этого (им создаваемого) электрического поля нет. - Запишите формулу для напряжённости электрического поля.
\vec{E}=\large \frac{\vec{F}}{q};
где \vec{E}~- напряжённость электрического поля в данной точке в данной системе отсчёта,
\vec{F}~- сила, действующая в этой системе отсчёта на пробный заряд q, помещённый в эту точку. - В чём измеряется напряжённость электрического поля в СИ?
Напряжённость электрического поля в СИ измеряется в Ньютонах, делённых на Кулон: [\frac{Н}{Кл}]. (Или в вольтах, делённых на метр [\frac{В}{м}]; вольт это единица измерения напряжения в СИ. Про напряжение будет рассказано дальше). - Запишите формулу для напряжённости электрического поля точечного заряда в вакууме и изобразите картину линий этого поля для случая положительного и для случая отрицательного зарядов.
E_r=k\cdot \large \frac{q}{r^2};
где E_r~- модуль напряжённости электрического поля в данной точке2, создаваемого точечным зарядом, модуль которого равен q,
k~- константа, являющаяся коэффициентом пропорциональности в законе Кулона,
r~- расстояние от этой точки до этого заряда.
Посмотрите на рис. 85.
Рис. 85. Картины линий поля точечного заряда.
а) Случай, когда заряд положительный; силовые линии — лучи (точнее сказать открытые лучи, то есть лучи, не включающие своей начальной точки), выходящие из этого заряда;
стрелочки на силовых линиях указывают их направление;
заряд обозначен точкой, чуть справа, над которой подписан его знак, а чуть справа, под которой подписан его модуль q;
\mathrm{A}~- точка в которой определяется по приведённой формуле напряжённость электрического поля, создаваемого этим зарядом.
\vec{E}_A~- напряжённость этого поля в точке \mathrm{A},
r~- расстояние от точки \mathrm{A} до этого заряда.
б) Случай, когда заряд отрицательный; силовые линии — открытые лучи, направленные к этому заряду;
стрелочки на силовых линиях указывают их направление;
заряд обозначен точкой, чуть справа, над которой подписан его знак, а чуть справа, под которой подписан его модуль q;
\mathrm{A}~- точка в которой определяется по приведённой формуле напряжённость электрического поля, создаваемого этим зарядом.
\vec{E}_A~- напряжённость этого поля в точке \mathrm{A},
r~- расстояние от точки \mathrm{A} до этого заряда.
Модуль \vec{E}_A и определяется по приведённой формуле: |\vec{E}_A|=E_r. Силовые линии точечного положительного одиночного заряда (под одиночным зарядом имеется в виду, что поблизости нет других зарядов. Конечно, заряженные частицы есть почти везде, но когда суммарный заряд заряженных частиц равен нулю, то на расстояниях значительно больших расстояния между этими частицами их всех вместе можно рассматривать как тело без заряда) прямые и направлены от него, а силовые линии точечного отрицательного одиночного заряда прямые и направлены к нему. - Запишите формулу из предыдущего вопроса для напряжённости электрического поля точечного заряда в веществе.
E_r=k\cdot \large \frac{q}{ε\cdot r^2};
где E_r~- модуль напряжённости электрического поля в данной точке вещества, создаваемого точечным зарядом, модуль которого равен q,
k~- константа, являющаяся коэффициентом пропорциональности в законе Кулона,
r~- расстояние от этой точки до этого заряда,
ε~- диэлектрическая проницаемость этого вещества. - Поясните по одному из приведённых рисунков, что такое силовые линии электрического поля.
Посмотрите на рис. 85-а. Видно, что напряжённость электрического поля в точке A совпадает по направлению с касательной к силовой линии (в данном случае совпадает с самой силовой линией, так как она прямая). В то же время чем ближе мы находимся к заряду, тем больше модуль напряжённости электрического поля и тем больше силовых линий приходится на единицу площади. - Что такое однородное электрическое поле? Запишите, как можно обозначить то, что электрическое поле однородно и изобразите картину линий такого поля.
Однородное электрическое поле, это поле, напряжённость которого одинакова во всех точках пространства (не обязательно всего пространства, а той части пространства, где поле однородно). То, что электрическое поле однородно можно обозначить равенством: \vec{E}=const, где \vec{E}~- напряжённость этого поля во всех точках области пространства, где оно однородно. На рис. 86 изображена картина линий такого поля.
Рис. 86. Картина линий однородного электрического поля.
Видно, что все линии параллельны прямые и сонаправлены; и расстояние между всеми линиями одинаковое. (Такая же картина линий будет и для однородного магнитного поля). - Запишите три формулы, связывающие работу электростатического поля с разностью потенциалов и напряжением.
A_{12}=q\cdot (φ_1-φ_2 )=-q\cdot Δφ=q\cdot U;
где A_{12}~- работа электрического поля, которую оно совершает, действуя на заряд q, за время, за которое он движется из точки 1 в точку 2;
φ_1~- потенциал этого поля в точке 1;
φ_2~- потенциал этого поля в точке 2;
Δφ~- разность потенциалов между точками 1 и 2: Δφ=φ_2-φ_1;
U~- напряжение между точками 1 и 2. - Запишите формулу для потенциальной энергии заряда в электростатическом поле.
W=q\cdot φ;
где W~- потенциальная энергия в электростатическом поле, которой обладает заряд q в точке, в которой потенциал электростатического поля которой равен φ. - В чём измеряется потенциал электростатического поля в системе СИ?
Потенциал электростатического поля в СИ измеряется в вольтах: [В]. - Что такое напряжение? Проиллюстрируйте ответ двумя формулами.
Напряжение между первой и второй точками — это разность потенциала электростатического поля в первой и второй точках:
U=φ_1-φ_2=\large \frac{A_{12}}{q};
где U~- напряжение между точками 1 и 2,
φ_1~- потенциал электростатического поля в точке 1,
φ_2~- потенциал этого поля в точке 2,
A_{12}~- работа электрического поля, которую оно совершает, действуя на заряд q, за время, за которое он движется из точки 1 в точку 2. - В чём измеряется напряжение в системе СИ?
Напряжение в СИ измеряется в Вольтах: [В]. - Что такое потенциал электростатического поля? Проиллюстрируйте ответ формулой.
Потенциал данной точки электростатического поля — это отношение потенциальной энергии в этом электростатическом поле пробного заряда, помещённого в эту точку к величине этого заряда:
φ=\large \frac{W}{q};
где φ~- потенциал данной точки электростатического поля,
W~- потенциальная энергия в электростатическом поле, которую имеет пробный заряд q, помещённый в эту точку. (Из этой формулы следует, что раз физический смысл имеет не потенциальная энергия, а разность потенциальных энергий, то тоже верно и для потенциала: физический смысл имеет не сам потенциал, а разность потенциалов). - Запишите формулу, связывающую напряжённость однородного электростатического поля и напряжение.
U=E\cdot d;
где U~- напряжение между точкой 1 и точкой 2, находящимися в однородном электростатическом поле,
E~- модуль напряжённости этого поля,
d~- проекция вектора с началом в точке 1 и концом в точке 2 на ось сонаправленную с вектором напряжённости этого поля \vec{E}. - Запишите формулу для потенциальной энергии точечного заряда в однородном электростатическом поле.
W=q\cdot E\cdot d;
где W~- потенциальная энергия в однородном электростатическом поле, которой обладает заряд q, находящийся в точке 1,
E~- модуль напряжённости этого поля,
d~- проекция вектора начинающегося в точке 1 и заканчивающегося в точке 2 (потенциальная энергия в электростатическом поле в которой выбрана за ноль) на ось сонаправленную с вектором напряжённости этого поля. - Запишите формулу, иллюстрирующую принцип суперпозиции электрических полей для напряжённости электрического поля.
\vec{E}=\vec{E}_1+\vec{E}_2+⋯+\vec{E}_N;
где \vec{E}~- напряжённость результирующего (результирующего это значит созданного всеми N зарядами вместе) электрического поля в данной точке,
\vec{E}_i~- напряжённость электрического поля, которое бы создавал в этой точке i-ый заряд, если бы он только один создавал электрическое поле в этой точке,
N~- число зарядов, создающих электрическое поле в этой точке. - Запишите формулу, иллюстрирующую принцип суперпозиции электрических полей для потенциала электрического поля.
φ=φ_1+φ_2+⋯+φ_N;
где φ~- потенциал результирующего (результирующего это значит созданного всеми N зарядами вместе) электрического поля в данной точке,
φ_i~- потенциал электрического поля, которое бы создавал в этой точке i-ый заряд, если бы он только один создавал электрическое поле в этой точке,
N~- число зарядов, создающих электрическое поле в этой точке.