Физика решение задач Кинематика Динамика Работа, энергия, мощность Силы упругости Молекулярная физика и термодинамика Свойства жидкостей Электричество Постоянный ток Электромагнетизм Электромагнитная индукция Оптика Фотометрия

Электричество Электростатика

Основные законы и формулы

1. Сила взаимодействия между двумя точечными зарядами выражается законом Кулона:

,

где q1q2 – величина точечных зарядов, заряд измеряется в Кулонах (Кл); – расстояние между точечными зарядами;  – электрическая постоянная; ,  – диэлектрическая проницаемость среды.

2. Закон сохранения электрического заряда для изолированной системы:

q1+q2+…..+qn=const.

3. Сила, действующая на заряд q со стороны электрического поля:

F=qE,

где Е – напряженность электрического поля.

4. Напряженность электрического поля:

,

где F – сила, действующая на пробный заряд , помещенный в данную точку электрического поля. Напряженность электрического поля измеряется в ньютонах на кулон (Н/Кл), или в вольтах на метр (В/м).

5. Напряженность поля точечного заряда:

,

где – расстояние от точечного заряда q до точки, в которой определяется напряженность электрического поля.

6. Напряженность поля, создаваемая несколькими точечными зарядами, определяется принципом суперпозиций полей:

Е=Е1+Е2+Е3+…..Еn

7. Потенциал электрического поля:

,

где А – работа по перемещению пробного заряда q0 из данной точки поля в бесконечность,  – измеряется в вольтах (В).

8. Потенциал поля точечного заряда:

,

где q – точечный заряд; r – расстояние от точечного заряда.

Потенциал поля, создаваемый несколькими точечными зарядами, определяется по формуле:

9. В однородном электрическом поле напряженность связана с разностью потенциалов уравнением:

,

где d – расстояние между точками с разностью потенциалов:.

10. Энергия электростатического поля:

,

где V – объем поля.

11. Электроемкость уединенного проводника:

,

где q – заряд проводника;  – потенциал проводника. С измеряется в фарадах (Ф).

12. Электроемкость плоского конденсатора:

,

где S – площадь одной пластины конденсатора; d – расстояние между пластинами (обкладками).

13. Электроемкость проводящего шара радиуса r, находящегося в среде с относительной диэлектрической проницаемостью :

.

14. Электроемкость батареи последовательно соединенных конденсаторов:

.

15. Электроемкость батареи параллельно соединенных конденсаторов:

.

16. Энергия уединенного заряженного проводника:

.

17. Энергия заряженного конденсатора:

.

Примеры решения задач

Пример 1. На непроводящей нити в воздухе подвешен шарик массой мг, несущий положительный заряд Q. Если снизу на расстоянии  см поместить такой же шарик, натяжение нити исчезнет. Определить заряд шарика.

Решение. При размещении снизу шарика такой же массы и с таким же зарядом, как у подвешенного (рис. 23), сила кулоновского отталкивания шариков уравновешивает силу тяжести шарика. Так как шарик находится в равновесии, то выполняется условие: Рис. 23

 Fк=P. (1) 

Выразим в соответствии с законом Кулона силу Fк:

 , (2) 

где  – электрическая постоянная; – диэлектрическая проницаемость воздуха.

Подставив (2) в (1) и выразив силу тяжести Р через массу шарика m и ускорение свободного падения g, получим:

,

тогда

 . (3) 

 

Вычислим искомый заряд:


Физика атома и атомного ядра