Реферат Представляемые лабораторные работы рекомендуются для проведения в специализированных классах школ инженерной (авиационной) направленности с углубленным изучением физики, математики по разделу «Электричество»

ИЗУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ПОЛЯ ЗАРЯЖЕННЫХ ТЕЛ 1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ Построить систему силовых и эквипотенциальных линий электростатического поля между двумя заряженными проводниками. Анализируя характер полученного графического изображения поля, дать его качественное описание и рассмотреть основные свойства; научиться рассчитывать напряженность электростатического поля, используя взаимосвязь между векторным полем напряженности и скалярным полем потенциала. Приобрести умение прогнозировать характер линий поля от систем заряженных тел в простейших случаях. 2. КРАТКОЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ВВЕДЕНИЕ 2.1. Электростатическое поле. Напряженность электрического поля Электростатическое поле порождается неподвижными электрическими зарядами и осуществляет взаимодействие между ними. Электрический заряд является неотъемлемой характеристикой некоторых элементарных частиц. Основными свойствами электрических зарядов являются: – существование двух видов электрических зарядов, условно называемых положительными и отрицательными, – для суммарного электрического заряда изолированной системы выполняется закон сохранения, – существует минимальная порция электрического заряда, называемая элементарным зарядом, – величина заряда инвариантна по отношению к смене инерциальной системы отсчета. Наличие электрического поля проявляется в том, что на точечный электрический заряд q действует сила , не зависящая от скорости заряда. Характеристикой электрического поля является векторная величина , (1) называемая напряженностью. Напряженность электрического поля численно равна силе, действующей на единичный положительный заряд, помещенный в данную точку поля. Согласно закону Кулона сила взаимодействия между точечными зарядами q2 и q1 (рис. 1) в вакууме равна: , (2) где q1 и q2 – величины взаимодействующих точечных зарядов, r – расстояние между зарядами, о = 8,85·10-12 Ф/м – электрическая постоянная в СИ, – единичный вектор, направленный от заряда 1 к заряду 2. Это взаимодействие осуществляется посредством электрического поля. На заряд q2 действует электрическое поле заряда q1 (рис. 2) с напряженностью , (3) соответственно на заряд q1 действует электрическое поле заряда q2. Для вектора напряженности справедлив принцип суперпозиции, согласно которому результирующая напряженность электрического поля системы зарядов в некоторой точке равна векторной сумме напряженностей всех зарядов системы: . (4) где – напряженность поля, создаваемая в данной точке зарядом с номером i. а) +q и –q, б) +q и –q. Рис. 3 Электрическое поле можно наглядно представить с помощью линий напряженности. На рис. 3а приведена картина линий напряженности в простейшем случае двух зарядов +q и –q. Линии напряженности непрерывны, могут начинаться или заканчиваться только на зарядах или в бесконечности. Касательные к ним совпадают с направлением напряженности поля в точке касания. Густота линий пропорциональна величине напряженности. При расчете электрического поля, создаваемого протяженным телом с зарядом Q, необходимо записать формулу (4) в интегральной форме: . (5) 2.2. Потенциал электрического поля Электростатическое поле потенциально. Потенциал поля численно равен работе, которую совершают силы поля над единичным положительным зарядом при удалении его из данной точки в точку, потенциал в которой равен нулю. Если принять, что на бесконечном расстоянии от точечного заряда q потенциал его поля равен нулю, то на расстоянии r от заряда величина потенциала поля находится по формуле: . (6) Принцип суперпозиции для электрического поля позволяет суммировать и потенциалы i, создаваемые точечными зарядами в некоторой точке, 123N = (7) или интегрировать потенциалы элементарных зарядов dq: . (8) Воображаемая поверхность, все точки которой имеют одинаковый потенциал, называется эквипотенциальной поверхностью. Пересечение эквипотенциальных поверхностей с плоскостью рисунка 3б дает эквипотенциальные линии системы двух зарядов +q и –q. Между напряженностью и потенциалом электрического поля имеется взаимосвязь: . (9) Расчет электрического поля заряженных тел произвольной формы по формулам (5) и (8) обычно является сложной задачей. При этом приходится учитывать как форму тела, так и распределение заряда по нему. В проводниках носители заряда (в металлах это электроны) могут перемещаться под действием сколь угодно малой силы. Для их равновесия необходимо выполнение следующих условий: – напряженность поля внутри проводника должна быть равна нулю, – потенциал поля во всех точках проводника должен быть постоянным φ = const, – поверхность проводника является эквипотенциальной и напряженность поля в каждой точке поверхности проводника направлена по нормали к ней , 2.3. Понятие о грозовых разрядах и молниезащите Молнии вызываются электрическими зарядами, которые в больших количествах накапливаются в облаках. Механизм накопления и разделения положительных и отрицательных зарядов в основном объясняется наличием в грозовых облаках восходящих потоков воздуха в постоянном электрическом поле земли. Наша планета всегда имеет отрицательный заряд. Напряженность электрического поля вблизи поверхности земли составляет в среднем 100 В/м. Чаще всего нижняя часть облака заряжена отрицательно, а верхняя – положительно. При грозовом разряде отрицательный заряд стекает в Землю, поддерживая ее отрицательный потенциал. Токи проводимости молнии протекают преимущественно по путям с повышенной проводимостью. Зоны повышенной проводимости в атмосфере вызваны процессом ионизации атомов атмосферы в зоне с резконеоднородным электрическим полем, возникающим над заостренными проводящими предметами Молниеотвод, громоотвод, устройство для защиты зданий, промышленных, транспортных, коммунальных, с.-х. и других сооружений от ударов молнии. М. состоит из электрода в виде тонкого, заострённого на конце металлического стержня, устанавливаемого над защищаемым объектом (стержневой М.), или в виде провода (троса), обычно протягиваемого над линиями электропередачи и из надёжного заземления с общим сопротивлением не более 10—20 ом. Защитное действие М. в значительной степени зависит от размеров т. н. защитной зоны, границей которой является геометрическое место точек, ограничивающее пространство, внутри которого вероятность прямого удара молнии равна 10-3—10-4 (Молниеотвод перехватывает более 99 % молний). Защитная зона одиночного стержневого М. (рис.) близка по форме к конусу с углом при вершине 45°. Самолет – проводник – и поэтому его поверхность является эквипотенциальной. Напряженность электрического поля больше именно у заостренных частей воздушного судна – например, у конца крыла. В среднем для самолетов ГА приходится 1 удар молнии на 2300-3000 часов налета. Молниезащита летательных аппаратов – комплекс технических мероприятий, предотвращающих возникновение аварийной ситуации. Диэлектрические части конструкции и обтекатели антенн защищаются молниезащитными шинами из дюралюмина, стали и меди. Стенки топливных баков рассчитываются на прохождение по ним токов молнии, не имеют острых выступов и размещаются не ближе 0,5 м от конца крыла. Радиотехнические системы защищаются с помощью электрических фильтров, экранизации и скрутки проводов, а также воздушными или вакуумными разрядниками. 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Похожие:

	Реферат Блок лабораторных работ, представленных ниже, рекомендуется... Разработка научно-образовательных материалов по школьному лабораторному практикуму по физике		Реферат Разработаны научно-образовательные материалы для проведения... Создание ним и ном для проведения тестовых занятий по физике (раздел «Электричество») для учащихся специализированных классов средних...
	Учебно-воспитательной работе мбоу сош №159 с углубленным изучением... Мы рады приветствовать всех собравшихся в этом зале. Приветствуем всех, кто любит математику, кто учит математике, кто занимается...		Пояснительная записка Программа научно-технической направленности... Программа научно-технической направленности «Общая биология» рассчитана на учеников 9 – 11 классов школ с общим и углубленным изучением...
	Программа составлена для преподавания географии в моу «сош №26 г.... Сыктывкара с углубленным изучением отдельных предметов в 10 классах. Преподавание географии осуществляется на основе переработанной...		Наименование издательство Министерства образования Российской Федерации программы по математике для школ (классов) с углубленным изучением математики (Программы...
	Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Место работы: г. Старая Русса маоу сош №1 с углублённым изучением математики, физики и литературы		Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... И. Н. Верещагиной для 7-го класса школ с углубленным изучением английского языка, лицеев, гимназий при учебной нагрузке 4 часа в...
	Пояснительная записка Программа научно-технической направленности... Программа научно-технической направленности «Анатомия и физиология человека» рассчитана на учеников 9 – 11 классов школ с общим и...		Программа по физике Настоящая программа составлена на основе ныне действующих учебных программ для школ и классов с углубленным изучением физики
	Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Место работы: Государственное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа №242 с углублённым изучением физики...		Рабочая учебная программа по геометрии для классов с дополнительной... Министерства образования Российской Федерации программы по математике для школ (классов) с углубленным изучением математики (Программы...
	Сведения об обеспеченности образовательного процесса учебной литературой... Министерства образования Российской Федерации программы по математике для школ (классов) с углубленным изучением математики (Программы...		Конспект урока физики «Путешествие в мире физических явлений» Конспект составила Степанова Ольга Николаевна, учитель математики и физики высшей категории моу «Средняя общеобразовательная школа...
	Учитель математики и информатики I квалификационной категории Касаткина... Школа: средняя общеобразовательная школа №81 с углубленным изучением отдельных предметов (математики, физики и информатики)		Программа для школ (классов) с углубленным изучением математики Наряду с решением основной задачи углубленное изучение математики предусматривает формирование у учащихся устойчивого интереса...