F

F

Модуль силы взаимодействия двух точечных зарядов в вакууме прямо пропорционален произведению модулей этих зарядов и обратно пропорционален квадрату расстояния между ними.

=

k

|q |

r

|q |

1

2

2

q

q

1

2

r

F

*r — расстояние между центрами заряженных частиц

k = 9 × 10

9

Н

Кл

м

2

2

×

Закон Кулона

k — коэффициент пропорциональности в законе Кулона

+

F

q

q

1

2

F

+

Направление Кулоновской силы зависит от знака заряда:

Разноимённые заряды притягиваются

F

q

q

1

2

F

+

F

q

q

1

2

F

+

Одноимённые заряды отталкиваются

E

=

F

q

E =

В

м

q

F

Векторная физическая величина, характеризующая электрическое поле в данной точке и равная отношению силы (F), действующей на неподвижный точечный заряд (q), помещённый в данную точку поля, к величине этого заряда

[

]

+

+

Q

q

F

+

Q

E

=

q

Таким образом напряжённость электрического поля около точечного заряда, можно выразить через закон Кулона:

k

Q

r

q

2

=

k

Q

r

2

*Направление линий напряжённости определяются направлением силы, действующей на положительную частицу в электрическом поле

*Направление линий напряжённости направлено от положительного заряда

*Направление линий напряжённости направлено к отрицательному заряду

E q r

F

=

E q

F

φ

=

Напряженность одинакова по модулю и направлению в любой точке пространства

q

*

+

q

+

r

r

S

2

1

Потенциальная энергия электрического поля:

E

=

E q r

П1

1

E

=

E q r

П2

2

Потенциал электрического поля:

E

П

φ

=

q

E

П1

1

=

q

=

E r

=

E r

1

φ

=

q

E

П2

2

=

E r

2

φ

2

φ

1

-

=

q

E

П1

q

E

П2

-

φ

2

φ

1

-

=

q

A

=

U

Напряжение

С

=

q

E

Устройство для накопления заряда и энергии электрического поля

+

q

Главной характеристикой конденсатора является его ёмкость

U=ξ

-

q

+

-

U

С = [Ф]

Электрическая ёмкость равна отношению заряда на обкладках конденсатора к его напряжению

С

=

ξ ξ₀ S

d

Типичный конденсатор представляет собой две пластины, разделённые диэлектриком.
Можно найти его ёмкость, зная геометрические параметры этих пластин и характеристик диэлектрика.

U=U

R

ξ, r

ξ, r

U

R

R

+

q

-

q

При параллельном соединении, напряжение на конденсаторе будет таким же, как и на параллельной ветке

Если конденсатор подключён напрямую к источнику, напряжение будет равно значению ЭДС источника

Постоянный ток через конденсатор не идёт, так как этот элемент представляет разрыв цепи.

ξ — диэлектрическая проводимость (табличная величина)

ξ₀ — электрическая постоянная

ξ₀ = 8,85 · 10⁻¹² [Ф·м⁻¹]

S — площадь пластин

d — расстояние между пластинами

d

S

При этом важно учитывать именно площадь перекрытия пластин.

Таким образом легко менять ёмкость конденсатора, поворачивая одну из пластин.

Напряжение

F

Работа по перемещению заряда

+

q

q

A

U =

U = [В]

+

–

R

U

ξ

В электрических цепях существуют пассивные элементы (резисторы), в которых совершается работа на перемещение заряда, т.е. они потребляют энергию

В отличие от них, активные элементы (источники тока, батареи) совершают работу, т.е. выступают в роли источника постоянной ЭДС (ξ)

*ЭДС (Электродвижущая сила) — скалярная физическая величина, характеризующая работу сторонних сил, действующих в цепях постоянного или переменного тока.

ξ = [В]

Направленное движение заряженных частиц

За направление тока принято считать направление положительно заряженных частиц, хотя в металлах такими являются электроны , имеющие отрицательный заряд.

Таким образом за направление тока берется направление, противоположное движению электронов.

+

Источник постоянного напряжения (ЭДС)

Физическая величина, равная отношению заряда, прошедшего через поперечное сечение проводника за промежуток времени, к величине этого промежутка времени

+

Источник постоянного напряжения (ЭДС)

q =

t =

Кл

с

J

=

q

t

J =

A

[

]

J

=

∑

t

q

=

6

Кл

6

с

=

1

А

ρ

S

Характеризует свойство проводника препятствовать прохождению электрического тока

R

=

l

R =

Ом

[

]

S

l

ρ — удельное сопротивление (табличная величина)

l — длинна проводника

S — поперечное сечение

Сила тока через резистивный элемент прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению

+

–

R

J

ξ, r

Для участка цепи:

J

R

U

J

=

U

R

J

=

ξ

R+r

Для полной цепи:

Сила тока, протекающая через источник прямо пропорциональна ЭДС и обратно пропорциональна сумме полного сопротивления цепи и внутреннего сопротивления источника

2

Последовательное соединение:

J

R

U

J

=

1

Параллельное соединение:

U

R

J

1

1

2

2

2

1

J

U

J

1

=

J

2

U

=

U

1

+

U

2

R

=

R

1

+

R

2

О

J

J

J

1

J

2

U

U

1

U

1

R

1

R

2

J

=

J

1

+

J

2

U

=

U

1

=

U

2

R

=

R

1

+

R

2

О

1

1

+

R

n

1

=

U

+

J

=

J

+

U

+

R

n

n

n

n

n

*n — номер следующих элементов

Общее сопротивление двух элементов:

R

=

R

1

+

R

2

О

1

1

1

R

=

R

1

+

R

2

О

1

R

1

R

R

=

R

1

+

R

2

О

R

1

R

2

*R — общее сопротивление

о

Поле, действующее на движущиеся электрические заряды и на тела, обладающие магнитным моментом, независимо от состояния их движения

Главная характеристика магнитного поля — магнитная индукция

B =

Тл

[

]

Проводник с током создаёт вокруг себя вихревое магнитное поле

J

J

B

B

Направление линий индукции магнитного поля определяется по правилу правой руки:

Отогнутый большой палец располагается по направлению тока, тогда 4 согнутых пальца покажут направление линий индукции вихревого магнитного поля

B

B

F

В однородном магнитном поле на движущуюся заряженную частицу действует сила Лоренца

Ʋ

B

Направление силы Лоренца, действующей на положительную частицу определяется правилом левой руки:

Рука располагается так, чтобы линии магнитного поля входили в ладонь, а 4 пальца располагались по направлению скорости, тогда отогнутый большой палец покажет направление силы Лоренца

q

+

Ʋ

q

F

–

Ʋ

×

North

South

North

South

F = BqƲ×sin(B,Ʋ)

Л

F

Для отрицательной частицы направление меняется на противоположное

В однородном магнитном поле на проводник с током действует сила Ампера

J

B

Направление силы Ампера, действующей на проводник с током также определяется правилом правой руки:

Рука располагается так, чтобы линии магнитного поля входили в ладонь, а 4 пальца располагались по направлению тока, тогда отогнутый большой палец покажет направление силы Ампера

F = BJl×sin(B,J)

А

F

Сила Ампера по сути является суммарным действием силы Лоренца на каждую отдельную частицу

*l — длинна проводника

А