Gesetz der Wechselwirkung von Punktladungen. Die Coulomb-Kraft ist eine anziehende Kraft, wenn die Vorzeichen der Ladungen unterschiedlich sind, und eine abstoßende Kraft, wenn die Vorzeichen der Ladungen gleich sind. Die Bedeutung des Coulombschen Gesetzes in der Wissenschaftsgeschichte

Stromkonzept. Elektrifizierung. Leiter, Halbleiter und Dielektrika. Elementarladung und ihre Eigenschaften. Coulomb-Gesetz. Elektrische Feldstärke. Prinzip der Superposition. Elektrisches Feld als Manifestation der Wechselwirkung. Elektrisches Feld eines elementaren Dipols.

Der Begriff Elektrizität kommt vom griechischen Wort „Elektron“ (Bernstein).

Unter Elektrifizierung versteht man den Prozess der Übertragung elektrischer Energie auf den Körper.

Aufladung. Dieser Begriff wurde im 16. Jahrhundert vom englischen Wissenschaftler und Arzt Gilbert eingeführt.

ELEKTRISCHE LADUNG IST EINE PHYSIKALISCHE SKALARGRÖSSE, DIE DIE EIGENSCHAFTEN VON KÖRPERN ODER TEILCHEN ZUM EINDRINGEN UND ELEKTROMAGNETISCHE WECHSELWIRKUNGEN KENNZEICHNET UND DIE STÄRKE UND ENERGIE DIESER WECHSELWIRKUNGEN BESTIMMT.

Eigenschaften elektrischer Ladungen:

1. In der Natur gibt es zwei Arten elektrischer Ladungen. Positiv (tritt auf, wenn Glas gegen Leder gerieben wird) und negativ (tritt auf, wenn Ebonit gegen Fell gerieben wird).

2. Gleiche Ladungen stoßen ab, ungleiche Ladungen ziehen sich an.

3. Elektrische Ladung existiert nicht ohne Ladungsträgerteilchen (Elektron, Proton, Positron usw.). Beispielsweise kann eine elektrische Ladung nicht von einem Elektron und anderen elementar geladenen Teilchen entfernt werden.

4. Elektrische Ladung ist diskret, d.h. Die Ladung eines Körpers ist ein ganzzahliges Vielfaches von elementare elektrische Ladung e(e = 1,6 · 10 -19 C). Elektron (d. h.= 9,11 10 -31 kg) und Proton (t p = 1,67 · 10 -27 kg) sind jeweils Träger elementarer negativer und positiver Ladungen. (Partikel mit einer gebrochenen elektrischen Ladung sind bekannt: – 1/3 e und 2/3 e – Das Quarks und Antiquarks , aber sie wurden nicht in einem freien Staat gefunden).

5. Elektrische Ladung – Größe relativistisch invariant , diese. hängt nicht vom Bezugssystem ab, das heißt, es hängt nicht davon ab, ob sich diese Ladung bewegt oder ruht.

6. Aus einer Verallgemeinerung experimenteller Daten wurde es festgestellt Grundgesetz der Natur - Ladungserhaltungssatz: algebraische Summe

MA der elektrischen Ladungen eines geschlossenen Systems(ein System, das keine Gebühren mit externen Stellen austauscht) bleibt unverändert, egal welche Prozesse in diesem System ablaufen.

Das Gesetz wurde 1843 von einem englischen Physiker experimentell bestätigt

M. Faraday ( 1791-1867) und andere, bestätigt durch die Geburt und Vernichtung von Teilchen und Antiteilchen.

Einheit der elektrischen Ladung (abgeleitete Einheit, da sie durch die Stromeinheit bestimmt wird) - Anhänger (C): 1 C - elektrische Ladung,

Durchqueren des Querschnitts eines Leiters mit einer Stromstärke von 1 A für die Dauer von 1 s.

Alle Körper in der Natur sind in der Lage, elektrisiert zu werden, d. h. eine elektrische Ladung erwerben. Die Elektrifizierung von Körpern kann auf verschiedene Arten erfolgen: Kontakt (Reibung), elektrostatische Induktion

usw. Bei jedem Aufladungsprozess kommt es auf die Trennung von Ladungen an, bei der auf einem der Körper (oder einem Teil des Körpers) ein Überschuss an positiver Ladung und auf dem anderen (oder einem anderen Teil des Körpers) ein Überschuss an negativer Ladung auftritt Körper). Die Gesamtzahl der in den Körpern enthaltenen Ladungen beider Zeichen ändert sich nicht: Diese Ladungen werden lediglich zwischen den Körpern umverteilt.

Die Elektrifizierung von Körpern ist möglich, weil Körper aus geladenen Teilchen bestehen. Bei der Elektrifizierung von Körpern können sich Elektronen und Ionen im freien Zustand bewegen. Protonen bleiben in den Kernen.

Abhängig von der Konzentration der freien Gebühren werden die Körperschaften unterteilt Leiter, Dielektrika und Halbleiter.

Dirigenten- Körper, in denen sich eine elektrische Ladung über ihr gesamtes Volumen vermischen kann. Dirigenten werden in zwei Gruppen eingeteilt:

1) Dirigenten erster Art (Metalle) - übertragen auf

ihre Ladungen (freie Elektronen) werden nicht von chemischen Stoffen begleitet

Transformationen;

2) Dirigenten zweiter Art (zum Beispiel geschmolzene Salze, Ra-

Lösungen von Säuren) - Übertragung von Ladungen (positiv und negativ) in sie

Ionen) führt zu chemischen Veränderungen.

Dielektrika(zum Beispiel Glas, Kunststoffe) - Körper, bei denen praktisch keine kostenlosen Gebühren anfallen.

Halbleiter (zum Beispiel Germanium, Silizium) besetzen

Zwischenstellung zwischen Leitern und Dielektrika. Diese Einteilung der Körper ist sehr willkürlich, jedoch führt der große Unterschied in der Konzentration der freien Ladungen in ihnen zu großen qualitativen Unterschieden in ihrem Verhalten und rechtfertigt daher die Einteilung der Körper in Leiter, Dielektrika und Halbleiter.

ELEKTROSTATIK- Wissenschaft der stationären Ladungen

Coulomb-Gesetz.

Gesetz der Interaktion Fixpunkt elektrische Aufladungen

Experimentell im Jahr 1785 von Sh. Coulomb mit Torsionswaagen installiert.

ähnlich denen, die G. Cavendish zur Bestimmung der Gravitationskonstante verwendet hat (zuvor wurde dieses Gesetz von G. Cavendish entdeckt, aber seine Arbeit blieb mehr als 100 Jahre lang unbekannt).

Punktgebühr, Man bezeichnet einen geladenen Körper oder ein geladenes Teilchen, dessen Abmessungen im Vergleich zum Abstand zu ihnen vernachlässigt werden können.

Coulombsches Gesetz: die Wechselwirkungskraft zwischen zwei ortsfesten Punktladungen In einem Vakuum proportional zu den Gebühren q 1 Und q2, und ist umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstands r zwischen ihnen :

k - Proportionalitätsfaktor je nach Systemwahl

In SI

Größe ε 0 angerufen elektrische Konstante; es bezieht sich auf

Nummer grundlegende physikalische Konstanten und ist gleich:

ε 0 = 8,85 ∙10 -12 Cl 2 /N∙m 2

In Vektorform hat das Coulombsche Gesetz im Vakuum die Form:

Dabei ist der Radiusvektor, der die zweite Ladung mit der ersten verbindet, F 12 die Kraft, die von der zweiten Ladung auf die erste wirkt.

Genauigkeit des Coulombschen Gesetzes bei großen Entfernungen, bis zu

10 7 m, ermittelt während der Untersuchung des Magnetfelds mit Satelliten

im erdnahen Raum. Die Genauigkeit seiner Umsetzung auf kurze Distanzen bis zu 10 -17 m, bestätigt durch Experimente zur Wechselwirkung von Elementarteilchen.

Coulombsches Gesetz in der Umwelt

In allen Medien ist die Kraft der Coulomb-Wechselwirkung geringer als die Wechselwirkungskraft im Vakuum oder in der Luft. Eine physikalische Größe, die angibt, wie oft die Kraft der elektrostatischen Wechselwirkung im Vakuum größer ist als in einem bestimmten Medium, wird als Dielektrizitätskonstante des Mediums bezeichnet und mit dem Buchstaben bezeichnet ε.

ε = F im Vakuum / F im Medium

Coulombsches Gesetz in allgemeiner Form in SI:

Eigenschaften von Coulomb-Kräften.

1. Coulomb-Kräfte sind Kräfte vom Zentraltyp, weil entlang der geraden Linie gerichtet, die die Ladungen verbindet

Die Coulomb-Kraft ist eine anziehende Kraft, wenn die Vorzeichen der Ladungen unterschiedlich sind, und eine abstoßende Kraft, wenn die Vorzeichen der Ladungen gleich sind

3. Für Coulomb-Kräfte gilt das 3. Newtonsche Gesetz

4. Coulomb-Kräfte gehorchen dem Prinzip der Unabhängigkeit oder Überlagerung, weil Die Wechselwirkungskraft zwischen zwei Punktladungen ändert sich nicht, wenn andere Ladungen in der Nähe auftauchen. Die resultierende Kraft der elektrostatischen Wechselwirkung, die auf eine bestimmte Ladung wirkt, ist gleich der Vektorsumme der Wechselwirkungskräfte einer bestimmten Ladung mit jeder einzelnen Ladung des Systems.

F= F 12 +F 13 +F 14 + ∙∙∙ +F 1 N

Wechselwirkungen zwischen Ladungen erfolgen über ein elektrisches Feld. Ein elektrisches Feld ist eine besondere Existenzform der Materie, durch die die Wechselwirkung elektrischer Ladungen erfolgt. Das elektrische Feld äußert sich dadurch, dass es auf jede andere in dieses Feld eingebrachte Ladung mit Kraft einwirkt. Ein elektrostatisches Feld wird durch stationäre elektrische Ladungen erzeugt und breitet sich mit einer endlichen Geschwindigkeit c im Raum aus.

Die Stärke des elektrischen Feldes wird als Spannung bezeichnet.

Spannungen elektrisch an einem bestimmten Punkt ist eine physikalische Größe, die dem Verhältnis der Kraft, mit der das Feld auf eine an einem bestimmten Punkt platzierte positive Testladung einwirkt, zum Modul dieser Ladung entspricht.

Feldstärke einer Punktladung q:

Prinzip der Superposition: Die elektrische Feldstärke, die von einem Ladungssystem an einem bestimmten Punkt im Raum erzeugt wird, ist gleich der Vektorsumme der elektrischen Feldstärken, die an diesem Punkt von jeder einzelnen Ladung erzeugt werden (sofern keine anderen Ladungen vorhanden sind).

Veröffentlichungen basierend auf Materialien von D. Giancoli. „Physik in zwei Bänden“ 1984 Band 2.

Zwischen elektrischen Ladungen gibt es eine Kraft. Wie hängt es von der Höhe der Gebühren und anderen Faktoren ab?
Dieser Frage ging in den 1780er Jahren der französische Physiker Charles Coulomb (1736-1806) nach. Er verwendete Torsionswaagen, die denen von Cavendish zur Bestimmung der Gravitationskonstante sehr ähnlich waren.
Wird eine Kugel am Ende eines an einem Faden aufgehängten Stabes mit einer Ladung beaufschlagt, wird der Stab leicht ausgelenkt, der Faden verdreht sich und der Drehwinkel des Fadens ist proportional zur Kraft, die zwischen den Ladungen wirkt (Torsionsgleichgewicht). ). Mit diesem Gerät bestimmte Coulomb die Abhängigkeit der Kraft von der Größe der Ladungen und dem Abstand zwischen ihnen.

Zu dieser Zeit gab es keine Instrumente zur genauen Bestimmung der Ladungsmenge, aber Coulomb war in der Lage, kleine Kugeln mit einem bekannten Ladungsverhältnis herzustellen. Wenn eine geladene leitende Kugel, so argumentierte er, mit genau derselben ungeladenen Kugel in Kontakt gebracht wird, wird die auf der ersten Kugel vorhandene Ladung aufgrund der Symmetrie gleichmäßig zwischen den beiden Kugeln verteilt.
Dies gab ihm die Möglichkeit, Gebühren von 1/2, 1/4 usw. zu erhalten. vom Original.
Trotz einiger Schwierigkeiten, die mit der Induktion von Ladungen verbunden sind, konnte Coulomb nachweisen, dass die Kraft, mit der ein geladener Körper auf einen anderen kleinen geladenen Körper einwirkt, direkt proportional zur elektrischen Ladung jedes einzelnen von ihnen ist.
Mit anderen Worten: Wenn die Ladung eines dieser Körper verdoppelt wird, verdoppelt sich auch die Kraft; Werden die Ladungen beider Körper gleichzeitig verdoppelt, wird die Kraft viermal größer. Dies gilt unter der Voraussetzung, dass der Abstand zwischen den Körpern konstant bleibt.
Durch die Änderung des Abstands zwischen Körpern entdeckte Coulomb, dass die zwischen ihnen wirkende Kraft umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstands ist: Wenn sich der Abstand beispielsweise verdoppelt, wird die Kraft viermal kleiner.

Coulomb kam zu dem Schluss, dass die Kraft, mit der ein kleiner geladener Körper (idealerweise eine Punktladung, also ein Körper wie ein materieller Punkt ohne räumliche Dimensionen) auf einen anderen geladenen Körper einwirkt, proportional zum Produkt seiner Ladungen ist Q 1 und Q 2 und ist umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstands zwischen ihnen:

Hier k- Proportionalitätskoeffizient.
Dieser Zusammenhang ist als Coulombsches Gesetz bekannt; Seine Gültigkeit wurde durch sorgfältige Experimente bestätigt, die viel genauer sind als Coulombs ursprüngliche, schwer zu reproduzierende Experimente. Der Exponent 2 wird derzeit mit einer Genauigkeit von 10 -16 ermittelt, d.h. es ist gleich 2 ± 2×10 -16.

Da es sich nun um eine neue Größe handelt – die elektrische Ladung – können wir eine Maßeinheit so wählen, dass die Konstante k in der Formel gleich eins ist. Tatsächlich war ein solches Einheitensystem bis vor kurzem in der Physik weit verbreitet.

Die Rede ist vom CGS-System (Zentimeter-Gramm-Sekunde), das die elektrostatische Ladungseinheit SGSE nutzt. Per Definition interagieren zwei kleine Körper mit einer Ladung von jeweils 1 SGSE, die sich in einem Abstand von 1 cm voneinander befinden, mit einer Kraft von 1 Dyn.

Heutzutage wird die Ladung jedoch am häufigsten im SI-System ausgedrückt, wo ihre Einheit das Coulomb (C) ist.
Die genaue Definition eines Coulomb in Bezug auf elektrischen Strom und magnetisches Feld werden wir später geben.
Im SI-System die Konstante k hat die Größe k= 8,988×10 9 Nm 2 / Cl 2.

Die bei der Elektrifizierung durch Reibung gewöhnlicher Gegenstände (Kämme, Plastiklineale usw.) entstehenden Ladungen liegen in der Größenordnung eines Mikrocoulomb oder weniger (1 µC = 10 -6 C).
Die Elektronenladung (negativ) beträgt etwa 1,602×10 -19 C. Dies ist die kleinste bekannte Ladung; es hat eine grundlegende Bedeutung und wird durch das Symbol dargestellt e Sie wird oft als Elementarladung bezeichnet.
e= (1,6021892 ± 0,0000046)×10 -19 C, oder e≈ 1,602×10 -19 Cl.

Da ein Körper keinen Bruchteil eines Elektrons gewinnen oder verlieren kann, muss die Gesamtladung des Körpers ein ganzzahliges Vielfaches der Elementarladung sein. Sie sagen, dass die Ladung quantisiert ist (das heißt, sie kann nur diskrete Werte annehmen). Da jedoch die Elektronenladung e sehr klein ist, bemerken wir normalerweise nicht die Diskretion makroskopischer Ladungen (eine Ladung von 1 µC entspricht etwa 10 13 Elektronen) und betrachten die Ladung als kontinuierlich.

Die Coulomb-Formel charakterisiert die Kraft, mit der eine Ladung auf eine andere einwirkt. Diese Kraft ist entlang der Verbindungslinie der Ladungen gerichtet. Sind die Vorzeichen der Ladungen gleich, so sind die auf die Ladungen wirkenden Kräfte in entgegengesetzte Richtungen gerichtet. Sind die Vorzeichen der Ladungen unterschiedlich, dann sind die auf die Ladungen einwirkenden Kräfte aufeinander gerichtet.
Beachten Sie, dass gemäß dem dritten Newtonschen Gesetz die Kraft, mit der eine Ladung auf eine andere einwirkt, gleich groß und entgegengesetzt gerichtet ist wie die Kraft, mit der die zweite Ladung auf die erste einwirkt.
Das Coulombsche Gesetz kann in Vektorform geschrieben werden, ähnlich dem Newtonschen Gesetz der universellen Gravitation:

Wo F 12 - Kraftvektor, der auf die Ladung wirkt Q 1 Ladeseite Q 2,
- Abstand zwischen den Ladungen,
- Einheitsvektor gerichtet von Q 2 k Q 1.
Es ist zu beachten, dass die Formel nur auf Körper anwendbar ist, deren Abstand deutlich größer ist als ihre eigenen Abmessungen. Im Idealfall handelt es sich hierbei um Punktgebühren. Bei Körpern endlicher Größe ist nicht immer klar, wie der Abstand berechnet wird R zwischen ihnen, zumal die Ladungsverteilung möglicherweise ungleichmäßig ist. Wenn beide Körper Kugeln mit gleichmäßiger Ladungsverteilung sind, dann R bedeutet den Abstand zwischen den Mittelpunkten der Kugeln. Es ist auch wichtig zu verstehen, dass die Formel die Kraft bestimmt, die von einer einzelnen Ladung auf eine bestimmte Ladung wirkt. Wenn das System mehrere (oder viele) geladene Körper umfasst, ist die resultierende Kraft, die auf eine bestimmte Ladung wirkt, die Resultierende (Vektorsumme) der Kräfte, die von den übrigen Ladungen wirken. Die Konstante k in der Formel des Coulomb-Gesetzes wird normalerweise als eine andere Konstante ausgedrückt, ε 0 , die sogenannte elektrische Konstante, die damit zusammenhängt k Verhältnis k = 1/(4πε 0). Unter Berücksichtigung dieser Tatsache kann das Coulombsche Gesetz wie folgt umgeschrieben werden:

wo heute mit höchster Genauigkeit

oder gerundet

Das Schreiben der meisten anderen Gleichungen der elektromagnetischen Theorie wird durch die Verwendung vereinfacht ε 0 , weil das 4π das Endergebnis wird oft verkürzt. Daher verwenden wir im Allgemeinen das Coulombsche Gesetz unter der Annahme, dass:

Das Coulombsche Gesetz beschreibt die Kraft, die zwischen zwei ruhenden Ladungen wirkt. Wenn sich Ladungen bewegen, entstehen zwischen ihnen zusätzliche Kräfte, auf die wir in den folgenden Kapiteln eingehen werden. Dabei werden nur ruhende Ladungen berücksichtigt; Dieser Abschnitt des Studiums der Elektrizität heißt Elektrostatik.

Fortsetzung folgt. Kurz zu folgender Veröffentlichung:

Das elektrische Feld ist eine von zwei Komponenten des elektromagnetischen Feldes, bei dem es sich um ein Vektorfeld handelt, das um elektrisch geladene Körper oder Teilchen herum existiert oder das entsteht, wenn sich das Magnetfeld ändert.

Kommentare und Vorschläge sind willkommen und willkommen!

So wie in der Newtonschen Mechanik immer eine gravitative Wechselwirkung zwischen Körpern mit Massen stattfindet, so ist in der Elektrodynamik elektrische Wechselwirkung charakteristisch für Körper mit elektrischen Ladungen. Elektrische Ladung wird durch das Symbol „q“ oder „Q“ angezeigt.

Man kann sogar sagen, dass der Begriff der elektrischen Ladung q in der Elektrodynamik dem Begriff der Gravitationsmasse m in der Mechanik etwas ähnelt. Aber im Gegensatz zur gravitativen Masse charakterisiert die elektrische Ladung die Eigenschaft von Körpern und Teilchen, elektromagnetische Wechselwirkungen einzugehen, und diese Wechselwirkungen sind, wie Sie verstehen, nicht gravitativ.

Elektrische Aufladungen

Die menschliche Erfahrung bei der Untersuchung elektrischer Phänomene enthält viele experimentelle Ergebnisse, und all diese Fakten ermöglichten es den Physikern, zu den folgenden eindeutigen Schlussfolgerungen bezüglich elektrischer Ladungen zu kommen:

1. Es gibt zwei Arten elektrischer Ladungen – sie können bedingt in positive und negative unterteilt werden.

2. Elektrische Ladungen können von einem geladenen Objekt auf ein anderes übertragen werden: Wenn beispielsweise Körper miteinander in Kontakt kommen, kann die Ladung zwischen ihnen aufgeteilt werden. Darüber hinaus ist die elektrische Ladung keineswegs ein obligatorischer Bestandteil des Körpers: Unter verschiedenen Bedingungen kann derselbe Gegenstand eine Ladung unterschiedlicher Größe und unterschiedlichen Vorzeichens aufweisen, oder die Ladung kann fehlen. Somit ist die Ladung nicht etwas, das dem Träger innewohnt, und gleichzeitig kann die Ladung nicht ohne den Ladungsträger existieren.

3. Während gravitierende Körper immer voneinander angezogen werden, können elektrische Ladungen sich gegenseitig anziehen und abstoßen. Gleiche Ladungen ziehen sich gegenseitig an, gleiche Ladungen stoßen sich ab.

Das Gesetz der Erhaltung der elektrischen Ladung ist ein Grundgesetz der Natur, es klingt so: „Die algebraische Summe der Ladungen aller Körper innerhalb eines isolierten Systems bleibt konstant.“ Dies bedeutet, dass es innerhalb eines geschlossenen Systems unmöglich ist, dass Ladungen nur eines Zeichens erscheinen oder verschwinden.

Aus wissenschaftlicher Sicht geht man heute davon aus, dass Ladungsträger zunächst Elementarteilchen sind. Die Elementarteilchen Neutronen (elektrisch neutral), Protonen (positiv geladen) und Elektronen (negativ geladen) bilden Atome.

Protonen und Neutronen bilden die Atomkerne, und Elektronen bilden die Atomhüllen. Die Moduli der Ladungen des Elektrons und des Protons sind betragsmäßig gleich der Elementarladung e, die Ladungen dieser Teilchen haben jedoch entgegengesetzte Vorzeichen.

Was die direkte Wechselwirkung elektrischer Ladungen untereinander betrifft, so hat der französische Physiker Charles Coulomb 1785 dieses Grundgesetz der Elektrostatik experimentell festgestellt und beschrieben, ein Grundgesetz der Natur, das aus keinem anderen Gesetz folgt. In seiner Arbeit untersuchte der Wissenschaftler die Wechselwirkung stationärer punktförmig geladener Körper und maß die Kräfte ihrer gegenseitigen Abstoßung und Anziehung.

Coulomb stellte experimentell Folgendes fest: „Die Wechselwirkungskräfte zwischen stationären Ladungen sind direkt proportional zum Produkt der Module und umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstands zwischen ihnen.“

Dies ist die Formulierung des Coulombschen Gesetzes. Und obwohl es in der Natur keine Punktladungen gibt, können wir im Rahmen dieser Formulierung des Coulombschen Gesetzes nur in Bezug auf Punktladungen über den Abstand zwischen ihnen sprechen.

Wenn die Abstände zwischen den Körpern ihre Größe deutlich übersteigen, haben weder die Größe noch die Form der geladenen Körper einen besonderen Einfluss auf ihre Wechselwirkung, was bedeutet, dass die Körper für diese Aufgabe zu Recht als punktförmig angesehen werden können.

Betrachten wir dieses Beispiel. Hängen wir ein paar geladene Bälle an Schnüren auf. Da sie irgendwie aufgeladen sind, stoßen sie sich entweder gegenseitig ab oder ziehen sich gegenseitig an. Da die Kräfte entlang der geraden Linie gerichtet sind, die diese Körper verbindet, sind diese Kräfte zentral.

Um die Kräfte zu bezeichnen, die von jeder Ladung auf die andere wirken, schreiben wir: F12 ist die Wirkungskraft der zweiten Ladung auf die erste, F21 ist die Wirkungskraft der ersten Ladung auf die zweite, r12 ist der Radius Vektor von der zweiten Punktladung zur ersten. Wenn die Ladungen das gleiche Vorzeichen haben, ist die Kraft F12 gleichgerichtet zum Radiusvektor. Wenn die Ladungen jedoch unterschiedliche Vorzeichen haben, ist F12 entgegengesetzt zum Radiusvektor gerichtet.

Mithilfe des Gesetzes der Wechselwirkung von Punktladungen (Coulombsches Gesetz) können Sie nun die Wechselwirkungskraft für beliebige Punktladungen oder punktförmig geladene Körper ermitteln. Wenn die Körper nicht punktförmig sind, werden sie gedanklich in Kreideelemente zerlegt, die jeweils mit einer Punktladung verwechselt werden könnten.

Nachdem die Kräfte ermittelt wurden, die zwischen allen kleinen Elementen wirken, werden diese Kräfte geometrisch addiert und die resultierende Kraft ermittelt. Auch Elementarteilchen interagieren nach dem Coulombschen Gesetz miteinander, und bis heute wurden keine Verstöße gegen dieses Grundgesetz der Elektrostatik beobachtet.

In der modernen Elektrotechnik gibt es keinen Bereich, in dem das Coulombsche Gesetz nicht in der einen oder anderen Form funktioniert. Beginnend mit elektrischem Strom, endend mit einem einfach geladenen Kondensator. Besonders die Bereiche, die sich auf die Elektrostatik beziehen – sie stehen zu 100 % im Zusammenhang mit dem Coulombschen Gesetz. Schauen wir uns nur ein paar Beispiele an.

Der einfachste Fall ist das Einbringen eines Dielektrikums. Die Wechselwirkungskraft von Ladungen im Vakuum ist immer größer als die Wechselwirkungskraft derselben Ladungen unter Bedingungen, in denen sich zwischen ihnen eine Art Dielektrikum befindet.

Die Dielektrizitätskonstante eines Mediums ist genau die Größe, die es uns ermöglicht, die Werte der Kräfte zu quantifizieren, unabhängig vom Abstand zwischen den Ladungen und ihrer Größe. Es reicht aus, die Wechselwirkungskraft von Ladungen im Vakuum durch die Dielektrizitätskonstante des eingeführten Dielektrikums zu dividieren – wir erhalten die Wechselwirkungskraft in Gegenwart des Dielektrikums.

Komplexe Forschungsausrüstung - Beschleuniger für geladene Teilchen. Der Betrieb von Beschleunigern für geladene Teilchen basiert auf dem Phänomen der Wechselwirkung zwischen dem elektrischen Feld und geladenen Teilchen. Das elektrische Feld arbeitet im Beschleuniger und erhöht die Energie des Teilchens.

Wenn wir hier das beschleunigte Teilchen als Punktladung und die Wirkung des beschleunigenden elektrischen Feldes des Beschleunigers als Gesamtkraft anderer Punktladungen betrachten, dann wird in diesem Fall das Coulombsche Gesetz vollständig eingehalten. Das Magnetfeld lenkt das Teilchen nur durch die Lorentzkraft, verändert aber nicht seine Energie, es gibt lediglich die Flugbahn für die Bewegung der Teilchen im Beschleuniger vor.

Elektrische Schutzkonstruktionen. Wichtige Elektroinstallationen sind immer mit einer auf den ersten Blick so einfachen Sache wie einem Blitzableiter ausgestattet. Und ein Blitzableiter kann seine Arbeit nicht verrichten, ohne das Coulombsche Gesetz zu beachten. Bei einem Gewitter entstehen auf der Erde große induzierte Ladungen – nach dem Coulombschen Gesetz werden sie in Richtung der Gewitterwolke angezogen. Dadurch entsteht ein starkes elektrisches Feld auf der Erdoberfläche.

Die Intensität dieses Feldes ist in der Nähe von scharfen Leitern besonders hoch, und daher wird am spitzen Ende des Blitzableiters eine Koronaentladung gezündet – eine Ladung von der Erde neigt dazu, gemäß dem Coulombschen Gesetz von der entgegengesetzten Ladung a angezogen zu werden Gewitterwolke.

Die Luft in der Nähe des Blitzableiters ist durch eine Koronaentladung stark ionisiert. Dadurch nimmt die elektrische Feldstärke in der Nähe der Spitze ab (sowie im Inneren jedes Leiters), induzierte Ladungen können sich nicht am Gebäude ansammeln und die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Blitzen wird verringert. Wenn ein Blitz in den Blitzableiter einschlägt, gelangt die Ladung einfach in die Erde und beschädigt die Installation nicht.

Thema 1.1 ELEKTRISCHE LADUNGEN.

Abschnitt 1 GRUNDLAGEN DER ELEKTRODYNAMIK

1. Elektrifizierung von Körpern. Das Konzept der Ladungsgröße.

Gesetz der Ladungserhaltung.

2. Wechselwirkungskräfte zwischen Ladungen.

Coulomb-Gesetz.

3. Dielektrizitätskonstante des Mediums.

4. Internationales Einheitensystem für Elektrizität.

1. Elektrifizierung von Körpern. Das Konzept der Ladungsgröße.

Gesetz der Ladungserhaltung.

Wenn zwei Oberflächen in engen Kontakt gebracht werden, dann verfügbar Elektronentransfer von einer Oberfläche zur anderen, und auf diesen Oberflächen treten elektrische Ladungen auf.

Dieses Phänomen wird ELEKTRISIERUNG genannt. Bei der Reibung vergrößert sich die Fläche des engen Kontakts von Oberflächen und auch die Ladungsmenge auf der Oberfläche nimmt zu – dieses Phänomen wird ELEKTRIKIERUNG DURCH REIBUNG genannt.

Beim Elektrifizierungsprozess kommt es zu einer Ladungsumverteilung, wodurch beide Oberflächen mit Ladungen gleicher Größe und entgegengesetztem Vorzeichen aufgeladen werden.

Weil alle Elektronen haben die gleiche Ladung (negativ) e = 1,6 · 10 C, dann muss man zur Bestimmung der Ladungsmenge auf der Oberfläche (q) wissen, wie viele Elektronen im Überschuss oder Mangel auf der Oberfläche vorhanden sind (N) und die Ladung eines Elektrons.

Bei der Elektrifizierung entstehen oder verschwinden neue Ladungen nicht, sondern entstehen lediglich Umverteilung zwischen Körpern oder Körperteilen, daher bleibt die Gesamtladung eines geschlossenen Körpersystems konstant, das ist die Bedeutung des LADUNGSERHALTUNGSGESETZES.

2. Wechselwirkungskräfte zwischen Ladungen.

Coulomb-Gesetz.

Elektrische Ladungen interagieren miteinander, wenn sie sich in einiger Entfernung befinden, während sich gleiche Ladungen abstoßen und ungleiche Ladungen anziehen.

Zum ersten Mal habe ich es herausgefunden erfahren Wie hängt die Wechselwirkungskraft zwischen Ladungen ab? Der französische Wissenschaftler Coulomb hat ein Gesetz namens Coulomb-Gesetz abgeleitet. Grundgesetz, d.h. basierend auf Erfahrung. Bei der Ableitung dieses Gesetzes verwendete Coulomb Torsionswaagen.

3) k – Koeffizient, der die Abhängigkeit von der Umgebung ausdrückt.

Formel des Coulombschen Gesetzes.

Die Wechselwirkungskraft zwischen zwei stationären Punktladungen ist direkt proportional zum Produkt der Größen dieser Ladungen und umgekehrt proportional zum Quadrat der Abstände zwischen ihnen und hängt von der Umgebung ab, in der sich diese Ladungen befinden, und ist entlang der gerichtet gerade Linie, die die Zentren dieser Ladungen verbindet.

3. Dielektrizitätskonstante des Mediums.

E ist die Dielektrizitätskonstante des Mediums, abhängig von den Ladungen des umgebenden Mediums.

E = 8,85*10 – physikalische Konstante, Dielektrizitätskonstante des Vakuums.

E – relative Dielektrizitätskonstante des Mediums, zeigt an, wie oft die Wechselwirkungskraft zwischen Punktladungen im Vakuum größer ist als in einem bestimmten Medium. Im Vakuum ist die Wechselwirkung zwischen Ladungen am stärksten.

4. Internationales Einheitensystem für Elektrizität.

Die Grundeinheit für Elektrizität im SI-System ist Strom in 1A, alle anderen Maßeinheiten leiten sich von 1Ampere ab.

1C ist die Menge an elektrischer Ladung, die von geladenen Teilchen durch den Querschnitt eines Leiters bei einem Strom von 1A in 1s übertragen wird.

Thema 1.2 ELEKTRISCHES FELD

1. Elektrisches Feld – als besondere Art von Materie.

6. Zusammenhang zwischen Potentialdifferenz und elektrischer Feldstärke.

1. Das elektrische Feld ist wie eine besondere Art von Materie.

In der Natur existiert ein elektromagnetisches Feld als eine Art Materie. In verschiedenen Fällen manifestiert sich das elektromagnetische Feld auf unterschiedliche Weise, beispielsweise manifestiert sich in der Nähe stationärer Ladungen nur ein elektrisches Feld, das als elektrostatisch bezeichnet wird. In der Nähe bewegter Ladungen können sowohl elektrische als auch magnetische Felder nachgewiesen werden, die zusammen ELEKTROMAGNETISCHE FELDER darstellen.

Betrachten wir die Eigenschaften elektrostatischer Felder:

1) Das elektrostatische Feld wird durch stationäre Ladungen erzeugt; solche Felder können nachgewiesen werden

mit Testladungen (kleine positive Ladung), weil nur auf sie übt das elektrische Feld eine Kraftwirkung aus, die dem Coulombschen Gesetz gehorcht.

2. Elektrische Feldstärke.

Das elektrische Feld als Materietyp hat Energie und Masse, breitet sich mit endlicher Geschwindigkeit im Raum aus und kennt keine theoretischen Grenzen.

In der Praxis wird davon ausgegangen, dass kein Feld vorhanden ist, wenn es sich nicht spürbar auf die Prüfgebühren auswirkt.

Da das Feld durch Krafteinwirkung auf Testladungen erfasst werden kann, ist die Haupteigenschaft des elektrischen Feldes Spannung.

Werden Prüfladungen unterschiedlicher Größe in den gleichen Punkt des elektrischen Feldes eingebracht, so besteht ein direkt proportionaler Zusammenhang zwischen der wirkenden Kraft und der Größe der Prüfladung.

Der Proportionalitätskoeffizient zwischen der wirkenden Kraft und der Größe der Ladung ist die Spannung E.

E = Formel zur Berechnung der elektrischen Feldstärke, wenn q = 1 C, dann | E | = | F |

Spannung ist eine für elektrische Feldpunkte charakteristische Kraft, weil Sie ist numerisch gleich der Kraft, die an einem bestimmten Punkt im elektrischen Feld auf eine Ladung von 1 C wirkt.

Spannung ist eine Vektorgröße, der Richtungsvektor der Spannung stimmt mit dem Vektor der Kraft überein, die an einem bestimmten Punkt im elektrischen Feld auf die positive Ladung wirkt.

3. Linien der elektrischen Feldstärke. Gleichmäßiges elektrisches Feld.

Um das elektrische Feld anschaulich darzustellen, d.h. Verwenden Sie grafisch die Linien der elektrischen Feldstärke. Dies sind Linien, auch Kraftlinien genannt, deren Tangenten in der Richtung mit den Intensitätsvektoren an den Punkten des elektrischen Feldes übereinstimmen, durch die diese Linien verlaufen.

Spannungsleitungen haben folgende Eigenschaften:

1) Beginnen Sie in Position. Ladungen enden im negativen Bereich oder beginnen im positiven Bereich. Ladungen und gehen ins Unendliche, oder kommen aus dem Unendlichen und enden mit positiven Ladungen.

2) Diese Linien sind durchgehend und schneiden sich nirgendwo.

3) Die Liniendichte (Anzahl der Linien pro Flächeneinheit) und die elektrische Feldstärke stehen in direkter und proportionaler Abhängigkeit.

In einem gleichmäßigen elektrischen Feld ist die Intensität an allen Punkten des Feldes gleich; grafisch werden solche Felder durch parallele Linien im gleichen Abstand voneinander dargestellt. Ein solches Feld kann zwischen zwei parallelen flachen geladenen Platten in geringem Abstand voneinander erzeugt werden.

4. Arbeiten Sie daran, eine Ladung in einem elektrischen Feld zu bewegen.

Platzieren wir eine elektrische Ladung in einem gleichmäßigen elektrischen Feld. Vom Feld aus wirken Kräfte auf die Ladung ein. Wenn eine Ladung verschoben wird, kann Arbeit erledigt werden.

Perfekte Arbeit in den Bereichen:

A = q E d – Formel zur Berechnung der Arbeit zum Bewegen einer Ladung in einem elektrischen Feld.

Schlussfolgerung: Die Arbeit, eine Ladung in einem elektrischen Feld zu bewegen, hängt nicht von der Form der Flugbahn ab, sondern von der Größe der bewegten Ladung (q), der Feldstärke (E) sowie von der Wahl der Start- und Endpunkte der Bewegung (d).

Wenn eine Ladung in einem elektrischen Feld entlang eines geschlossenen Stromkreises bewegt wird, ist die geleistete Arbeit gleich 0. Solche Felder werden Potentialfelder genannt. Körper in solchen Feldern haben potentielle Energie, d.h. Eine elektrische Ladung hat an jedem Punkt im elektrischen Feld Energie und die im elektrischen Feld verrichtete Arbeit ist gleich der Differenz der potentiellen Energien der Ladung am Anfangs- und Endpunkt der Bewegung.

5. Potenzial. Potenzieller unterschied. Stromspannung.

Wenn Ladungen unterschiedlicher Größe an einem bestimmten Punkt im elektrischen Feld platziert werden, sind die potentielle Energie der Ladung und ihre Größe direkt proportional.

-(phi) Potential eines elektrischen Feldpunktes

Potential ist eine Energieeigenschaft elektrischer Feldpunkte, weil Sie entspricht numerisch der potentiellen Energie einer Ladung von 1 C an einem bestimmten Punkt im elektrischen Feld.

Bei gleichem Abstand von einer Punktladung sind die Potentiale der Feldpunkte gleich. Diese Punkte bilden eine Fläche gleichen Potentials, und solche Flächen werden Äquipotentialflächen genannt. Auf der Ebene sind das Kreise, im Raum sind es Kugeln.

Stromspannung

Formeln zur Berechnung der Arbeit zum Bewegen einer Ladung in einem elektrischen Feld.

1V – Spannung zwischen Punkten des elektrischen Feldes. Beim Bewegen einer Ladung von 1 C wird Arbeit von 1 J verrichtet.

Eine Formel, die den Zusammenhang zwischen elektrischer Feldstärke, Spannung und Potentialdifferenz festlegt.

Die Intensität ist numerisch gleich der Spannungs- oder Potentialdifferenz zwischen zwei Feldpunkten entlang einer Feldlinie im Abstand von 1 m. Das (-)-Zeichen bedeutet, dass der Spannungsvektor immer auf die Feldpunkte mit abnehmendem Potential gerichtet ist.

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Welche Zahlungsarten akzeptieren Sie? Antwort Sie können das Dokument nach Erhalt beim Kurier bezahlen, nachdem Sie die Richtigkeit des Ausfüllens und die Qualität der Ausführung des Diploms überprüft haben. Dies kann auch in den Filialen von Postunternehmen erfolgen, die Nachnahmedienste anbieten.
Alle Liefer- und Zahlungsbedingungen für Dokumente sind im Abschnitt „Zahlung und Lieferung“ beschrieben. Gerne nehmen wir auch Ihre Vorschläge zu den Liefer- und Zahlungsbedingungen für das Dokument entgegen.

Kann ich sicher sein, dass Sie nach der Bestellung nicht mit meinem Geld verschwinden? Antwort Wir verfügen über langjährige Erfahrung im Bereich der Diplomproduktion. Wir haben mehrere Websites, die ständig aktualisiert werden. Unsere Spezialisten arbeiten in verschiedenen Teilen des Landes und erstellen täglich über 10 Dokumente. Im Laufe der Jahre haben unsere Dokumente vielen Menschen geholfen, Beschäftigungsprobleme zu lösen oder in höher bezahlte Jobs zu wechseln. Wir haben Vertrauen und Anerkennung bei den Kunden gewonnen, daher gibt es für uns absolut keinen Grund, dies zu tun. Darüber hinaus ist dies physisch einfach unmöglich: Sie bezahlen Ihre Bestellung in dem Moment, in dem Sie sie in Ihren Händen erhalten, es gibt keine Vorauszahlung.

Kann ich an jeder Universität ein Diplom bestellen? Antwort Im Allgemeinen ja. Wir sind seit fast 12 Jahren in diesem Bereich tätig. In dieser Zeit entstand eine nahezu vollständige Datenbank mit Dokumenten, die von fast allen Universitäten des Landes und für verschiedene Ausstellungsjahre ausgestellt wurden. Sie müssen lediglich eine Universität, ein Fachgebiet und ein Dokument auswählen und das Bestellformular ausfüllen.

Was tun, wenn Sie Tippfehler und Fehler in einem Dokument finden? Antwort Wenn Sie ein Dokument von unserem Kurier- oder Postunternehmen erhalten, empfehlen wir Ihnen, alle Details sorgfältig zu prüfen. Wenn ein Tippfehler, ein Fehler oder eine Ungenauigkeit festgestellt wird, haben Sie das Recht, das Diplom nicht abzuholen, müssen die festgestellten Mängel jedoch persönlich dem Kurier oder schriftlich per E-Mail mitteilen.
Wir werden das Dokument so schnell wie möglich korrigieren und es erneut an die angegebene Adresse senden. Die Versandkosten übernimmt selbstverständlich unser Unternehmen.
Um solche Missverständnisse zu vermeiden, senden wir dem Kunden vor dem Ausfüllen des Originalformulars per E-Mail ein Modell des zukünftigen Dokuments zur Prüfung und Genehmigung der endgültigen Version. Bevor wir das Dokument per Kurier oder Post versenden, machen wir außerdem zusätzliche Fotos und Videos (auch im ultravioletten Licht), damit Sie eine klare Vorstellung davon haben, was Sie am Ende erhalten werden.

Was muss ich tun, um ein Diplom bei Ihrem Unternehmen zu bestellen? Antwort Um ein Dokument (Zertifikat, Diplom, akademisches Zeugnis usw.) zu bestellen, müssen Sie das Online-Bestellformular auf unserer Website ausfüllen oder Ihre E-Mail-Adresse angeben, damit wir Ihnen ein Antragsformular senden können, das Sie ausfüllen und zurücksenden müssen zu uns.
Wenn Sie nicht wissen, was Sie in einem Feld des Bestellformulars/Fragebogens angeben sollen, lassen Sie es leer. Daher werden wir alle fehlenden Informationen telefonisch klären.

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Valentina:

Sie haben unseren Sohn vor der Entlassung bewahrt! Tatsache ist, dass mein Sohn, nachdem er das College abgebrochen hatte, in die Armee eintrat. Und als er zurückkam, wollte er sich nicht erholen. Arbeitete ohne Diplom. Aber vor kurzem haben sie damit begonnen, jeden zu entlassen, der keine „Kruste“ hat. Deshalb haben wir uns entschieden, Sie zu kontaktieren und haben es nicht bereut! Jetzt arbeitet er ruhig und hat vor nichts Angst! Danke!