Основни характеристики на електричното поле. Проводници и диелектрици в електрично поле



Дата12.03.2018
Размер54.29 Kb.
#62663
ТипЗакон




Основни характеристики на електричното поле.

Проводници и диелектрици в електрично поле.


  1. Електрични заряди

  1. Видове заряди – положителни и отрицателни. Носител на отрицателен заряд е електрона, а на положителен заряд е протона. Единица за ел. заряд е Кулон [ C ]. Абсолютната стойност на елементарен ел. заряд е 1,6.10-19 С. Електричен заряд на заредено тяло

q = Ne q – общ заряд N – брой заряди

  1. Видове заряди според движението им

  • свободни – способни са на макроскопични премествания. Насоченото им движение води до протичане на ел. ток.

Към тях спадат: свободните електрони в металите; електрони и йони в газове, вакуум или в различни неметални твърди тела

  • свързани - способни са на микроскопични премествания (междуатомни разстояния). Това води до възникване на електрична поляризация. Това са зарядите на структорните частици – електроните, които са свързани с атомите и с отрицателните йони в йонните кристали

  • електричен дипол

  1. Закон на Кулон за взаимодействие между 2 заряда


q и Q  два заряда на разстояние r, между тях – взаимодействие  кулонова сила  по големина, - вакуум; - друга среда

0 - абсолютна диелектрична проницаемост на вакуума

 - относителна диелектрична проницаемост на средата

q и Q  различни знаци  сила на привличане  F  0

q и Q  еднакви знаци  сила на отблъскване  F  0

Векторен вид

F – централна сила


  1. Интензитет на електричното поле

Пространството около всеки заряд притежава особени свойства, т. е. около всеки заряд се създава електрично поле. Ако зарядът е неподвижен – електростатично поле. То действа на всеки заряд внесен в това поле.

Нека имаме заряд Q и той създава ел. поле. В това поле внасяме малък положителен заряд q – такъв, че да не променя полето, q – пробен заряд. Полето му действа със сила F.



Величината  интензитет на ел. поле [Е]

Е- силова характеристика на полето, зависи от заряда, който създава полето



  1. Силови линии – мислени линии, във всяка точка, на която Е е по допирателната към тях, гъстотата им се определя от големината на Е - при ел. поле силовите линии са отворени линии

  1. Потенциал на електричното поле – енергетична характеристика на полето  

Ако q – пробен заряд, който е в полето на Q



работата, която силите на полето трябва да извършват за пренасяне на пробния заряд от дадена точка на полето до безкрайност.

  при q = 1 C

Еквипотенциални повърхнини – геометрично място на точки с еднакъв потенциал


  1. Напрежение – U

U = 1 - 2 A = q(1 - 2) = qU


 Работата на полето за пренасяне на пробния заряд от една точка на полето (с 1 ) до друга (с 2) U  [V]

  1. Връзка между интензитета и потенциала на ел. поле

Поле на точков заряд

  В посока на Е-  намалява



  1. Проводник в електрично поле

Проводник  метал

В тях валентните електрони на атомите образуват т. н. електронен газ и могат свободно да се движат. Във възлите на решетката – положителни(+) йони.

При внасяне на проводник в електрично поле с интензитет Е, на електроните действа сила (ще се преместват в посока обратна на Е

Н
ека метална сфера е във външно електрично поле.


Силовите линии са перпендикулярни на повърхността.

В ляво – електроните (-). Зарядите се разделят – на дясна повърхност  (+) заряди



  • процесът на преразпределение на зарядите във външно ел. поле – електостатична индукция

  • натрупаните по повърхността заряди – индуцирани

  • повърхността на проводника се наелектризира по индукция (еквипотенциална повърхност)

Полето около проводника също се изменя. Вътре в него – ел. поле с 0 (посока обратна на Е). Процесът на разделяне на зарядите и преместване на електроните продължава докато Е0 = Е. тогава рез. поле вътре в проводника става

Ерез = Е - 0  Ерез = Е – Е0 = 0



  1. Диелектрици (изолатори) в електрично поле

Дипол – ситема от два равни по големина разноименни заряди на разстояние l един от друг; l- от (-) към (+) заряд; l- рамо на дипола

- диполен момент

Дипол в електрично поле с интензитет




На (+) заряд



На (-) заряд


Под въздействие двойките сили и диполът се завърта и p се ориентира по полето, т. е. по E

Диелектрици – в тях при нормални условия зарядите [ (+) и (-) ] са свързани един с друг и могат да се отместват само на малки разстояния (от порядъка на размерите на молекулита) – микроскопични премествания. При тях (+) заряд на всеки атом е съсредоточен в ядрото, а (-) заряд в електронната обвивка. Ако (+) заряди на всички атоми  в заряд +Q, а на електроните  в -Q (атомите образуващи молекула), то молекулите на диелектрика могат да се разглеждат като диполи.

В отсъствие на външно ел. поле, вследствие на топлинното движение на молекулите, диполните им моменти са ориентирани хаотично и

Във външно ел. поле – на всеки дипол – двойка сили. Въпреки, че топлинното движение пречи, в крайна сметка диполните моменти се преориентират по E на полето.

Зарядите (+) и (-) не могат да се напуснат повърхността – те са свързани. Повърхността се поляризира. Повърхностните заряди създават вътре в диелектрика свое ел. поле с интензитет E.

Е/  Е Резултантното поле вътре в диелектрика:

Е
0 = Е - Е/ Е0  0



- относителна диелектрична проницаемост на средата

Видове диелектрици според строежа им:



  1. диелектрици, в чиито молекули центровете на (+) и (-) заряди са отместени един спрямо друг. Тези молекули - полярни, а диполите – твърди диполи. В отсъствие на външно ел. поле дипполните им моменти са хаотично ориентирани ( топлинно движение)

В ел. поле – ориентацията на дип. моменти по на полето. Този вид поляризаця – ориентационна – при вода, спирт и др.

Тя е  Т б) вещества, с молекули, чиито центрове на (+) и (-) заряди съвпадат (Н2, N2 и др.). В обикновени условия и в отсъствие на електречо поле центровете на (+) и (-) заряди се отместват – т. е. образуват се диполи.



. Този вид поляризация – електронна . Не зависи от Т.


(вакуум)

 - поляризуемост на молекулата




  1. йонни кристали (NaCl). Кристалната им решетка – правилно редуване на йони с противоположни знаци. При тях не се говори за молекули, а като за система отвместени една в друга йонни подрешетки – едната от (+), а другата от (-) йони. Без ел. поле кристалът е електронеутрален. В ел. поле двете подрешетки се отместват една от друга [ (+) - по полето, (-) – обратно]. Кристалът се поляризира, възниква диполен момент  йонна поляризация. Кристалът се деформира.



Сподели с приятели:




©obuch.info 2024
отнасят до администрацията

    Начална страница