1.
Zasada zachowania ładunku
Ładunek elektryczny jest niezniszczalny nigdy nie ginie i nie może
zostać stworzony z niczego.
Całkowity ładunek układu odosobnionego to suma algebraiczna
ładunków dodatnich i ujemnych układu jest stały i nie ulega
zmianie.
Układ odosobniony to taki układ przez którego granice nie
przenikają ładunki elektryczne.
2.
Pole elektryczne ładunku punktowego I układ
ładunków punktowych
a) Prawo Coulomba określa wartość siły elektrostatycznej
działającej między dwoma ładunkami. Jeśli dwie naładowane
cząsteczki (zwane ładunkami punktowymi) o ładunkach q1 i q2
znajdują się w odległości r. to siła przyciągania lub odpychania
między nimi ma wartość:
F= k*[(q *q )/r2]
1
2
F- siła wzajemnego oddziaływania dwóch ładunków, skierowana
wzdłuż r [N]q i q wartości ładunków elektrycznych [C] r- odległość 1
2-
między ładunkami [m] k- współczynnik proporcjonalności b)c) Linie sił są to linie, po których poruszałby się jednostkowy ładunek próbny
umieszczony w tym polu. Umownie przyjęto, że linie pola kierujemy
od (+) do (-), czyli od ładunku dodatniego do ujemnego. Dowolny
punkt pola elektrostatycznego możemy scharakteryzować przez
wielkość zwaną natężeniem pola elektrostatycznego. Jest ona
wyrażona wzorem: E= F/q F- siła oddziałująca na ładunek q [N] q- wartość ładunku umieszczonego w
danym punkcie pola [C] E i F są wielkościami wektorowymi posiadającymi wartość, zwrot i kierunek.
Pole w danym punkcie charakteryzuje wielkość zwana potencjałem
pola (V) i określa ona energię pola przypadającą na jednostkę
ładunku: V= ε/q Wartość natężenia pola E wytwarzana przez ładunek punktowych q w odległości r
wynosi:
E=1/(4pi ε0)*|q|/(r^2)=|q|/(4pi ε0r^2)
3. Ruch ładunku w jednorodnym polu
x(t)=v*t y(t)=h+-(qEt^2)/2m y=h+-
((qE)/(2mv^2))*x^2 alpha=qE/
( 2mv^2) y=alpha*x^2+-h 4.Prawo Gaussa
dla elektryczności, to prawo wiążące pole elektryczne z jego
źródłem czyli ładunkiem elektrycznym.
Pole elektryczne jest polem wektorowym, dlatego też można
zdefiniować wielkość zwaną strumieniem natężenia pola: strumień
natężenia pola elektrycznego przenikający przez dowolną
powierzchnię zamkniętą w jednorodnym środowisku o
bezwzględnej przenikalności dielektrycznej ε, jest równy
stosunkowi całkowitego ładunku znajdującego się wewnątrz tej
powierzchni do wartości tejże przenikalności.
5. Zdefiniuj potencjał pola elektrostatycznego.
Praca pola elektrostatycznego
W = - q delta(V)
6. Elektryczny moment dipolowy jest to wektorowa wielkość fizyczna charakteryzująca dipol elektryczny. Dipol jest układem
dwóch ładunków o tych samych wartościach bezwzględnych, ale
przeciwnych znakach. Elektryczny moment dipolowy p dwóch
punktowych ładunków o jednakowych wartościach q i przeciwnych
znakach jest równy iloczynowi odległości między nimi i wartości
ładunku dodatniego p=qd
gdzie wektor d ma kierunek prostej łączącej ładunki i zwrot od
ładunku ujemnego do dodatniego.
7.Pojemnością elektryczną odosobnionego przewodnika
nazywamy wielkość fizyczna C równą stosunkowi ładunku q
zgromadzonego na przewodniku do potencjału
tego
przewodnika.
Odosobniony przewodnik to ciało znajdujące się w tak dużej
odległości od innych ciał, że wpływ ich pola elektrycznego jest
pomijalny. Jednostką pojemności elektrycznej jest farad.
Pojemność wzajemna dwóch naładowanych przewodników,
zawierających ładunki q i -q wynosi:
gdzie
i
to potencjały tych przewodników.
Pojemność elektryczna kondensatora.
Zdolność gromadzenia przez ciało ładunku została nazwana
pojemnością elektryczną danego ciała. Pojemnością elektryczną (C)
danego ciała będziemy nazywali stosunek ładunku elektrycznego
(Q) zgromadzonego na danym ciele do potencjału (U) jaki ten
ładunek wytworzy.
C = Q/U
[C] = c/V = A2s4/kgm2 = F (farad) Układ
dwóch płytek równoległych, oddzielonych od siebię izolatorem
będziemy nazywali kondensatorem płaskim.
Pojemnością elektryczną kondensatora płaskiego będziemy
nazywali stosunek ładunku zgromadzonego na jednej z okładek
kondensatora do napięcia pomiędzy tymi okładkami.
Pojemność kondensatora jest wprost proporcjonalna do powierzchni
czynnej płytek. Natomiast odwrotnie proporcjonalna do odległości
między tymi płytkami. Izolator znajdujący się między okładkami
może zmieniać natężenie pola między nimi i tym samym
powodować zmianę pojemności kondensatora. Korzystając z
powyższych zależności możemy zapisać: C = EoErs/d
Eo - przenikalność elektryczna próżni
Er - przenikalność elektryczna izolatora
s - powierzchnia czynna płytek
d - odległość między płytkami [C] =
c2m/N m2 = c2/N m = A2s4/kg m2 = F (farad) 8.Prąd
elektryczny w metalach
Wyprowadź wzór na prawo Ohma dla przewodnika
U=El
j= GE= G(U/L) I= jS=
G(S/L)U= 1U/[P(L/S)] Opór elektryczny R=P(L/S) U=IR
Prawo Ohma mówi, że natężenie prądu stałego I jest
proporcjonalne do całkowitej siły elektromotorycznej w obwodzie
zamkniętym lub do różnicy potencjałów (napięcia elektrycznego)
między końcami części obwodu nie zawierającej źródeł siły
elektromotorycznej.Prawo Ohma określa opór elektryczny
przewodnika:
Prawo to jest prawem doświadczalnym i jest dość dokładnie
spełnione dla ustalonych warunków przepływu prądu, szczególnie
temperatury przewodnika. Materiały, które się do niego stosują,
nazywamy przewodnikami omowymi lub "przewodnikami liniowymi"
- w odróżnieniu od przewodników nieliniowych, w których opór jest
funkcją natężenia płynącego przez nie prądu. Prawo to także nie
jest spełnione gdy zmieniają się parametry przewodnika,
szczególnie temperatura. Ze wszystkich materiałów przewodzących
prawo Ohma najdokładniej jest spełnione w przypadku metali.Dla
przewodników nie spełniających prawa Ohma oprócz wyżej
wymienionego prawa, zwanego tu prawem statycznym, określa się
też dynamiczne (różniczkowe) prawo Ohma:
I prawo Kirchhoffa odnosi się do sytuacji gdy prąd płynący w
jakimś układzie ulega rozgałęzieniu, czyli gdy przewody z prądem
łączą się w jakimś punkcie.Suma natężeń prądów wpływających do
rozgałęzienia, równa jest sumie natężeń prądów wypływających z
tego rozgałęzienia.
Σ Iwpływające = Σ Iwypływające
II prawo Kirchhoffa można sformułować na kilka sposobów. Oto
jeden z nich:
W obwodzie zamkniętym suma spadków napięć na wszystkich
odbiornikach prądu musi być równa sumie napięć na źródłach
napięcia.