Сторінка
1

Електричне поле

По сучасних уявленнях, електричні заряди не діють один на одного безпосередньо. Кожне заряджене тіло створює в навколишньому просторі електричне поле, яке робить силову дію на інші заряджені тіла.

Головна властивість електричного поля – дія на електричні заряди з деякою силою. Таким чином, взаємодія заряджених тіл здійснюється не безпосереднім їх впливом один на одного, а через електричні полюси, що оточують заряджені тіла.

Для кількісного визначення електричного поля вводиться силова характеристика - напруженість електричного поля.

Напруженістю електричного поля називають фізичну величину, рівну відношенню сили, з яким поле діє на позитивний спробний заряд, поміщений у дану точку простору, до величини цього заряду:

Напруженість електричного поля – векторна фізична величина. Напрямок вектора збігається в кожній точцы простору з напрямком сили, що діє на позитивний спробний заряд.

Напруженість електричного поля, створюваного системою зарядів у даній точцы простору, дорівнює векторній сумі напруженостей електричних полів, створюваних у тій же точці зарядами окремо:

Це властивість електричного поля означає, що поле підкоряється принципу суперпозиції.

Відповідно до закону Кулона, напруженість електростатичного поля, створюваного точковим зарядом Q на відстані r від нього, дорівнює по модулю

Це поле називається кулонівським. У кулонівському полі напрямок вектора залежить від знака заряду Q: якщо Q > 0, то вектор спрямований по радіусі від заряду, якщо Q < 0, то вектор спрямований до заряду.

Для наочного представлення електричного поля використовують силові лінії. Ці лінії проводяться так, щоб напрямок вектора в кожній крапці збігалося з напрямком дотичної до силової лінії.

Рис.1. Силові лінії електричного поля

Рис. 2. Силові лінії кулонівських полів

Рис. 3. Силові лінії поля електричного диполя

Теорія електричних кіл

Закони Кірхгофа

1 закон. I (відноситься до вузла) Сума струмів, які підходять до вузла дорівнює сумі струмів, які виходять з вузла.

II Алгебраїчна сума струмів у вузлі дорівнює 0

2 закон. (відноситься до контуру) Алгебраїчна сума ЕРС, які включені в контур = алгебраїчній сумі падінь напруг на резисторах контуру.

Порядок складання рівнянь

1. Довільно вказуємо напрям струмів в вітках (один раз)

2. В алгебраїчній сумі по першому закону (друге формулювання) зі знаком плюс враховуються ті струми, які підходять до вузла, зі знаком мінус – які виходять з вузла.

3. В другому законі Кірхгофа в алгебраїчній сумі ЕРС зі знаком плюс враховуються ті ЕРС, які співпадають з напрямом обходу контуру, якщо ні – зі знаком мінус. В алгебраїчній сумі падінь напруги зі знаком плюс враховуються напруги на тих резисторах, струм через яких співпадає з обходом контуру, якщо ні зі знаком мінус.

Приклад до закону Кірхгофа

I1=I2+I3 ; I1-I2-I3=0

E1-E2=I1R1+I2R2

-E2+E3=-I2R2+I3R3

E1+E3=I1R1+I3R3

Нерозгалужене електричне коло

1. Довільно вказуємо напрямок струму

2. По другому закону Кірхгофа складаємо рівняння:

Якщо струм при розрахунку зі знаком мінус, то дійсний напрямок струму протилежний вибраному.

Рівняння ? помножимо на струм I :

‚

В лівій частині виразу кожна складова EI – являє собою потужність джерела енергії.

В правій частині кожна складова являє собою потужність споживача.

Вираз ‚ - це математичне вираження балансу потужності (закон збереження енергії).

Послідовне з’єднання елементів кола

Напруги на резисторах при послідовному з’єднанні розподіляються прямо пропорційно їх опорів.

U1=IR1

U2=IR2

Згідно другому закону Кірхгофа можна записати:

U=U1+U2

U=IR1+IR2 *I

Паралельне з’єднання елементів кола

Еквівалентний опір для двох паралельно – з'єднаннях опорів:

Струм в колі:

Формула опору:

Формула чужого опору: