Основни характеристики на електричното поле.
Проводници и диелектрици в електрично поле.
-
Електрични заряди
-
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
-
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
-
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
-
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
-
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
-
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
-
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]
-
Връзка между интензитета и потенциала на ел. поле
Поле на точков заряд
В посока на Е- намалява 
-
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
-
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:
-
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
-
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: |