Ответы на вопросы для защиты лабораторной работы 10 по физике 3
![]()
|
Ответы на вопросы для защиты лабораторной работы №10 по физике :3 Назовите единицу измерения заряда в системе СИ. Ответ: Кулон = А * с Опишите основные свойства электрического заряда. Ответ: Свойства электрического заряда: 1) электрический заряд существует в двух видах: как положительный, так и отрицательный; 2) в любой электрически изолированной системе алгебраическая сумма зарядов не изменяется; 3) электрический заряд является релятивистски инвариантным: его величина не зависит от системы отсчета, а значит, не зависит от того, движется он или покоится. Сформулируйте основной закон сохранения электрического заряда. Ответ: Основной закон сохранения электрического заряда: алгебраическая сумма электрических зарядов любой замкнутой системы (системы, не обменивающейся зарядами с внешними телами) остаётся неизменной, какие бы процессы не происходили внутри этой системы. Что такое электрическое поле? Назовите силовую и энергетическую характеристики электрического поля. Ответ: Взаимодействие между зарядами осуществляется через поле. Всякий электрический заряд q изменяет определенным образом свойства окружающего его пространства – создаёт электрическое поле. Электрическое поле – вид материи, посредством которого осуществляется взаимодействие электрических зарядов. К ![]() Ответ: Однородное электрическое поле – электрическое поле, в котором напряженность одинакова по модулю и направлению в любой точке пространства. Приблизительно однородным является электрическое поле между двумя разноименно заряженными плоскими металлическими пластинами. Линии напряженности в однородном электрическом поле параллельны друг другу. (рис 133) ![]() Ответ: Закон Кулона формулируется с помощью соотношения ![]() ![]() Пусть ![]() ![]() ![]() ![]() Умножение правой части ![]() ![]() ![]() ![]() Сформулируйте принцип суперпозиции применительно к кулоновской силе. Ответ: Принцип суперпозиции применительно к кулоновской силе: сила, действующая на заряд со стороны нескольких других зарядов, равна векторной сумме всех сил, действующих на интересующий нас заряд со стороны каждого из окружающих его зарядов в отдельности. ![]() Дайте определение вектора напряженности электрического поля Е. Ответ: Напряженность электрического поля в данной точке – векторная физическая величина, характеризующая электрическое поле в данной точке и численно равная отношению силы F, действующей на неподвижный точечный заряд, помещенный в данную точку поля, к величине этого заряда q. ![]() Сформулируйте принцип суперпозиции для напряженности электрического поля E Ответ: Принцип суперпозиции для напряженности электрического поля E:напряженность поля, созданного несколькими зарядами в интересующей нас точке, равна векторной сумме напряженностей, созданным каждым из зарядов в этой точке. ![]() Дайте определение характеристик зарядов, распределенных по нити, поверхности, объему. Ответ: Величина dq (малая порция распределённого заряда (например, поле, созданное заряженной нитью)) может быть выражена следующим образом: Если заряд распределён по линии, то ![]() ![]() ![]() Если заряд распределён по поверхности, то ![]() ![]() ![]() Если заряд распределён по объёму, то ![]() ![]() ![]() Д ![]() Ответ: Пусть в некоторой области пространства существует электрическое поле. Выберем в этом поле элементарную площадку ![]() ![]() ![]() Потоком вектора напряженности электрического поля через эту площадку называется величина равная ![]() ![]() ![]() ![]() Сформулируйте теорему Гаусса для электрического поля в вакууме. Ответ: Теорема Гаусса устанавливает связь между потоком вектора напряжённости через замкнутую поверхность с суммарным зарядом, охваченным этой поверхностью. Теорема Гаусса: поток вектора напряженности электрического поля через замкнутую поверхность равен отношению суммы зарядов, охваченных этой поверхностью, к электрической постоянной. ![]() ![]() Напишите формулу для расчета напряженности электростатического поля бесконечной прямолинейной равномерно заряженной нити. Ответ: Электростатическое поле – поле, порождённое неподвижными электрическими зарядами. ![]() Напишите формулу для расчета напряженности электростатического поля бесконечной равномерно заряженной плоскости. Ответ: ![]() Напишите формулу для расчета напряженности электростатического поля внутри и вне равномерно заряженной сферы. Ответ: Снаружи сферы: ![]() ![]() ![]() Дайте определение потенциала электростатического поля ![]() Ответ: Потенциал электростатического поля – скалярная энергетическая характеристика электростатического поля, характеризующая потенциальную энергию, которой обладает единичный положительный пробный заряд, помещенный в данную точку поля. Единица измерения в СИ – вольт (1Дж/Кл). ![]() ![]() ![]() Сформулируйте принцип суперпозиции для потенциала электрического поля ![]() Ответ: Принцип суперпозиции для потенциала электрического поля ![]() Ч ![]() Ответ: Если заряд движется в электростатическом поле, то кулоновская сила совершает работу. Допустим, что заряд ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() В конечном перемещении из точки 1 в точку 2 работа электростатических сил ![]() Как связаны напряженность и потенциал? Ответ: В механике показано, что в консервативных полях выполняется соотношение ![]() Поскольку в электростатическом поле ![]() ![]() ![]() ![]() В декартовых координатах это выражение имеет вид: ![]() Что такое электрический диполь? Дайте определение дипольного момента. Ответ: Электрический диполь – система из двух одинаковых по величине и противоположных по знаку зарядов, находящихся на расстоянии l друг от друга. Основной характеристикой диполя является дипольный момент, который по определению равен ![]() ![]() Дипольный момент есть векторная величина, прямо пропорциональная величине зарядов диполя и расстоянию между ними. Дипольный момент направлен так же, как и плечо диполя – от отрицательного заряда к положительному. Чему равен момент пары сил, действующий на диполь в однородном электрическом поле? Ответ: Если поместить диполь в однородное электрическое поле напряжённостью ![]() ![]() Векторная сумма этих сил равна нулю, поэтому диполь не будет двигаться поступательно. Но эти силы создают момент пары сил, который стремится повернуть диполь так, чтобы диполь был параллелен силовым линиям. Величина момента пары сил, действующего на диполь равна ![]() Что такое силовые линии и эквипотенциальные поверхности электрического поля? Под каким углом они пересекаются? Ответ: Силовая линия – это линия, касательная к которой в каждой точке совпадает по направлению с вектором напряжённости поля в этой точке. Силовые линии начинаются на положительных зарядах и заканчиваются на отрицательных. Эквипотенциальные поверхности – поверхности, все точки которых имеют одинаковый потенциал. Угол пересечения равен 900. Пояснение: Если какой-либо заряд перемещается по эквипотенциальной поверхности, то работа электростатических сил равна нулю ![]() ![]() ![]() ![]() Что такое силовые линии и эквипотенциальные поверхности электрического поля? Где начинаются и заканчиваются силовые линии электростатического поля? Ответ: Ответ есть в 22 вопросе :D Что такое силовые линии и эквипотенциальные поверхности электрического поля? Что характеризует густота силовых линий и эквипотенциальных поверхностей? Ответ: Густота силовых линий выше там, где гуще расположены эквипотенциали. Следовательно, по густоте эквипотенциалей можно судить о напряженности поля – чем гуще эквипотенциали, тем выше напряженность поля. Какие вещества называются проводниками, а какие диэлектриками? Ответ: Диэлектриками принято называть вещества, не проводящие электрический ток. В молекулах диэлектриков, как и в молекулах других веществ, суммарный положительный заряд ядер всех атомов, образующих молекулу, равен суммарному отрицательному заряду всех электронов. В общем случае заряд всех ядер молекулы можно заменить одним точечным положительным зарядом. Величина этого заряда равна сумме зарядов ядер всех атомов молекулы, а положение совпадает с положением центра “тяжести” положительных зарядов молекулы. В свою очередь, суммарный отрицательный заряд электронов молекулы можно заменить одним точечным отрицательным зарядом, расположенном в центре «тяжести» зарядов электронов. Если центры «тяжести» положительным и отрицательных зарядов находятся на расстоянии l друг от друга, то молекулу можно считать диполем с плечом l. Внесение всех диэлектриков во внешнее электростатическое поле приводит к возникновению отличного от нуля результирующего электрического момента диэлектрика, или, иными словами, к поляризации диэлектрика. Проводник – вещество, среда, хорошо проводящие электрический ток. Если поместить проводник во внешнее электростатическое поле или его зарядить, то на заряды проводника будет действовать электростатическое поле, в результате чего они начнут перемещаться. Перемещение зарядов продолжается до тех пор, пока не установится равновесное распределение зарядов, при котором электростатическое поле внутри проводника обращается в нуль. Какие диэлектрики называют полярными, а какие - неполярными? Ответ: В отсутствие внешнего электрического поля молекулы диэлектриков первого и второго типа (центры тяжести положительных и отрицательных зарядов совпадают) не обладают собственным дипольным моментом, они неполярны. Поэтому диэлектрики, состоящие из таких молекул, называют неполярными. В диэлектриках, состоящих из несимметричных молекул (например, NH3, CO, H2O), центры “тяжести” отрицательных и положительных зарядов не совпадают. Следовательно, такие молекулы обладают собственным дипольным моментом. Поэтому их называют полярными. Что такое поляризация диэлектрика? Ответ: При внесении диэлектрика любого типа в электрическое поле происходит его поляризация, т. е. в нём возникает отличный от нуля дипольный электрический момент. Механизм поляризации в каждой группе диэлектриков имеет особенности. П ![]() ![]() Подобным образом ведут себя и диэлектрики второго типа: под действием кулоновских сил положительные и отрицательные ионы смещаются, что приводит к возникновению дипольных моментов. В полярных диэлектриках внешнее поле вызывает ориентацию молекул – молекулы ориентируются по полю. Сумма дипольных моментов молекул станет отличной от нуля. Какие заряды называются связанными, а какие свободными? Ответ: Связанные заряды – некомпенсированные заряды диполей, которые не могут перемещаться внутри объема или по поверхности диэлектрика. Свободные заряды – заряды, способные перемещаться внутри проводника. Дайте определение вектора поляризованности Р. Ответ: Степень поляризации любого диэлектрика может быть различной. Поляризация – количественная мера поляризации диэлектрика, векторная физическая величина, определяющая дипольный момент единицы объема диэлектрика. Это величина, равная векторной сумме дипольных моментов молекул в единице объема вещества: ![]() Как связаны векторы поляризованности Р и напряженности Е электрического поля в диэлектрике? Ответ: Поляризованность в диэлектриках всех типов зависит от напряженности электрического поля. Чем больше напряженность электрического поля, тем выше поляризованность диэлектрика. В аналитической форме эта связь имеет вид ![]() ![]() В изотропных средах, свойства которых не зависят от направления, диэлектрическая восприимчивость является скаляром. Поэтому в изотропных диэлектриках направление вектора ![]() ![]() В анизотропных диэлектриках диэлектрическая восприимчивость, измеренная для направления, параллельного оси х, не равна значению ![]() ![]() ![]() Почему напряженности Е электрического поля внутри диэлектрика, помещенного в электрическое поле, отличается от напряженности внешнего поля? Ответ обоснуйте. Ответ: Дайте определение диэлектрической проницаемости. Ответ: ![]() Дайте определение вектора электрического смещения D. Ответ: Электрическое смещение – векторная величина, равная сумме вектор напряженности электрического поля и вектора поляризации. ![]() Чем вызвана необходимость введения дополнительной характеристики электрического поля – D. Ответ: Уменьшение напряженности электрического поля на поверхности диэлектрика происходит скачком ( т.к. на поверхности расположены связанные заряды), что вызывает некоторые сложности при расчётах электрических полей в веществе. Например, если пространство заполнено несколькими слоями разных диэлектриков, то даже в самой простой ситуации расчёт будет довольно сложным, так как из-за связанных зарядов в каждом слое будет своя напряжённость электрического поля. Поэтому необходима такая характеристика электрического поля, которая не зависит от связанных зарядов. Эта характеристика – электрическое смещение. Сформулируйте теорему Гаусса для электрического поля в диэлектрике. Ответ: Рассчитывать электрическое поле в пространстве с диэлектриком можно с помощью теоремы Гаусса. Применительно к электрическому смещению она в любой среде имеет вид ![]() Чему равна напряженность поля внутри проводника, помещенного в электростатическое поле? Ответ: Электрическое поле внутри любого проводника, находящегося во внешнем электрическом поле, всегда равно нулю ![]() Как соотносятся потенциалы точек на поверхности и внутри проводника, помещенного в электростатическое поле? Ответ: Поскольку ![]() ![]() |