Здавалка
Главная | Обратная связь

Справочный материал к тестированию по теме



Электростатика– раздел, изучающий взаимодействие неподвижных электрических зарядов и их систем, а также постоянных полей, ими создаваемых.

Основные характеристики электрического поля: напряженность и потенциал .

Напряженность – силовая характеристика, а потенциал – энергетическая характеристика электрического поля.

Электрическое поле в пространстве или на плоскости изображается с помощью силовых линий, которые начинаются на положительных зарядах и заканчиваются на отрицательных. Эти силовые линии таковы, что касательными к ним являются вектора напряженности электрического поля . Причем густота силовых линий определяет значение величины напряженности электрического поля в соответствующей области пространства. Силовые линии электрического поля могут быть как замкнутыми, так и не замкнутыми. Отсутствие замкнутости говорит о том, что в природе существуют разделенные положительные и отрицательные электрические заряды.

Число векторов напряженности электрического поля (силовых линий), пронизывающих некоторую поверхность называют потоком напряженности электрического поля.

Кроме силовых линий для изображения электрических полей используют эквипотенциальные поверхности . Они представляют собой линии или поверхности равного потенциала (потенциал во всех точках среды, через которые проходит эквипотенциальная поверхность, одинаков).

Силовые линии и эквипотенциальные поверхности перпендикулярны друг другу, причем вектора направлены в сторону убывания потенциалаэквипотенциальных поверхностей.

Система двух зарядов равных по модулю и противоположных по знаку, находящихся на постоянном расстоянии , которое называют осью или плечом диполя, называют электрическим диполем. Основной характеристикой диполя является дипольный момент (или иначе момент электрического диполя). Он направлен также как и ось диполя от отрицательного заряда к положительному.

Основные соотношения:

Закон Кулона(сила, отвечающая взаимодействию двух точечных зарядов в вакууме):

в векторной форме: в скалярной форме:

Определение напряженности(локальная формулировка):

в векторной форме: в скалярной форме:

,

где -пробный положительный заряд.

Напряженность точечного заряда(нелокальная формулировка):

в векторной форме: в скалярной форме:

Принцип суперпозициинапряженностей электрического поля в точке P, созданных системой N точечных зарядов (i – номер точечного заряда в системе):

Определение потенциала:

где W – энергия взаимодействия двух точечных зарядов. Для одноименных зарядов она положительна, а для разноименных – отрицательна.

Потенциальная энергия взаимодействия двух точечных зарядов:

Потенциал точечного заряда:

Потенциал положительного заряда всегда положителен, а отрицательного – отрицателен.

Принцип суперпозиции для потенциалаэлектрического поля в точке P, созданных системой N точечных зарядов (i – номер точечного заряда в системе):

Работа электростатического поля над пробным зарядом :

Связь между силовой характеристикой электрического поля иего энергетической характеристикой:

;

Объемная плотность заряда:

- в случае непрерывного, но неравномерного распределения заряда.

- в случае непрерывного и равномерного распределения заряда

Поверхностная плотность заряда:

- в случае непрерывного, но неравномерного распределения заряда.

- в случае непрерывного и равномерного распределения заряда

Линейная плотность заряда:

- в случае непрерывного, но неравномерного распределения заряда.

- в случае непрерывного и равномерного распределения заряда

Поток векторов напряженности электрического поля:

- в случае однородного по поверхности поля.

- в случае неоднородного поля.

Теорема Гаусса для характеристик электрического поля:

интегральная форма: дифференциальная форма:

где - полный заряд системы точечных зарядов.

Связь между потенциалом и объемной плотностью заряда (формула Пуассона):

,

где - оператор Лапласа

Напряженности электрических полей, создаваемые простейшими системами зарядов и найденные с использованием теоремы Гаусса:

1. равномерно заряженная бесконечная нить:

2. равномерно заряженная бесконечная плоскость:

3. равномерно заряженный шар:

вне шара ( ): внутри шара ( ):

где - электрический заряд шара

Момент электрического диполя (связанного заряда):

Потенциал поля диполя при ( ):

Напряженность поля диполя при ( ):

где - угол между осью диполя и радиус вектором , проведенным из середины диполя в точку, где следует определить напряженность электрического поля.

Момент сил, действующий на диполь во внешнем электрическом поле:

Потенциальная энергия диполя во внешнем электрическом поле:

Ротор электростатического поля:

Равенство нулю ротора вектора напряженности, говорит о том, что электростатическое поле является безвихревым (потенциальным).

Варианты тестов промежуточного контроля по теме

 

ТЕСТ №1

1. Вектора напряженности электрического поля всегда направлены по отношению к силовым линиям по __________.

2. Напряженность электрического поля бесконечной равномерно заряженной нити можно рассчитать по соотношению: ___________.

3. Работа электростатических сил по замкнутой траектории равна: ______.

4. Поток вектора напряженности электрического поля в вакууме зависит только от величины _________.

5. Минимальная напряженность поля диполя возможна при условии, что ______.

6. Поверхностная плотность заряда при непрерывном и равномерном его распределении определяется соотношением: ______

7. Зависимость поля шара от расстояния, взятого от центра шара до любой его внутренней точки, является __________.

8. Силовые линии (вектора напряженности) электрического поля, созданного уединенным точечным зарядом, представляют собой ________.

9. Соотношение, соответствующее определению потенциала электрического поля, имеет вид: __________.

10. Потенциал поля диполя обращается в нуль вдоль линии ________.

 

ТЕСТ №2

1. Связь между силовой и энергетической характеристикой электрического поля определяется соотношением _________.

2. Локальная формулировка для напряженности электрического поля в векторной форме имеет вид _________.

3. Закон Кулона в векторной форме имеет вид __________.

4. Эквипотенциальные поверхности (линии) уединенного точечного заряда представляют __________.

5. Если дипольный момент сонаправлен с вектором напряженности внешнего электрического поля, то момент силы, действующей на диполь равен _____.

6. Соотношение указывает на то, что электростатическое поле является _________.

7. Силовые линии (вектора напряженности), созданные бесконечной, равномерно заряженной нитью представляют ____________.

8. Эквипотенциальные поверхности в плоском конденсаторе с бесконечными обкладками имеют вид ____________.

9. Теорема Гаусса в дифференциальной форме определяется соотношением _____.

10. Потенциал точечного заряда равен __________.

 

ТЕСТ№3

1. Сила взаимодействия двух точечных зарядов в скалярной форме имеет вид ___________.

2. Вектора напряженности электрического поля всегда направлены в сторону ___________ потенциала этого поля.

3. Теорема Гаусса в интегральной форме имеет вид __________.

4. Объемная плотность заряда в случае непрерывного и неравномерного его распределения определяется соотношением __________.

5. Какова зависимость напряженности электрического поля, созданной бесконечной равномерно заряженной плоскостью от расстояния?

6. При каком условии напряженность поля электрического диполя будет максимальной?

7. Чему равна потенциальная энергия диполя в случае, когда напряженность внешнего поля перпендикулярна плечу диполя.

8. Связь между потенциалом и линейной плотностью заряда имеет вид _____.

9. Совокупность точек в пространстве с одинаковым значением потенциала, созданного одним и тем же источником (зарядом), называют _________.

10. Напряженность электрического поля точечного заряда в векторной форме определяется соотношением ________.

 

ТЕСТ№4

1. Какой потенциал убывает с ростом расстояния быстрее: уединенного точечного заряда (1), электрического диполя (2)?

2. Принцип суперпозиции для потенциала имеет вид __________.

3. Число векторов напряженности электрического поля (силовых линий), пронизывающих некоторую поверхность называют __________.

4. Дипольный момент определяется соотношением ___________.

5. Вектора напряженности (силовые линии) являются нормальными по отношению к _________.

6. Момент сил, действующих на диполь во внешнем электрическом поле, будет максимальным в случае, когда __________.

7. Уравнение означает, что в заданной области пространства ______.

8. Потенциальная энергия взаимодействия двух точечных зарядов определяется соотношением _________.

9. Работа электростатических сил над пробным положительным зарядом зависит от _____________.

10. Напряженность точечного заряда в скалярной форме имеет вид ________.







©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.