Una propiedad física de la materia Hay dos tipos de cargas en la naturaleza, a saber, carga positiva y carga negativa. Los objetos cargados se denominan objetos cargados. La carga no se refiere a electrones ni a protones, pero los electrones tienen carga negativa y los protones tienen carga negativa. con carga positiva

La física dicta: una varilla de vidrio frotada con seda tiene carga positiva, y una varilla de goma frotada con piel tiene carga negativa.

Propiedades básicas de los cuerpos cargados: atraer luz y objetos pequeños. La ley de interacción entre cargas: las cargas iguales se repelen y las diferentes se atraen

Carga puntual: cuando el tamaño y la forma del cuerpo cargado en sí tienen poco impacto en el problema de investigación, el cuerpo cargado puede considerarse como una carga puntual.

Carga elemental: e=1,6×10⁻¹⁹C. La carga de todos los objetos cargados es un múltiplo entero de la carga elemental. Las cargas de los protones y positrones son las mismas que la carga elemental. La cantidad de carga fue medida por el físico estadounidense Millikan mediante el experimento de la gota de aceite. La carga del elemento es la cantidad más pequeña de carga. La carga elemental no es hierro cargado. Es un valor numérico. Es el valor absoluto de la carga de un electrón o de un protón. No es ni un protón ni un electrón.

campo electrostático

Contenido: La carga no se creará ni desaparecerá de la nada. Solo se puede transferir de un objeto a otro, o de una parte de un objeto a otra durante el proceso de transferencia, la cantidad total de la carga permanece sin cambios. Otra forma de expresarlo: en un sistema sin intercambio de cargas con el mundo exterior, la suma algebraica de cargas permanece sin cambios.

La esencia neutralizante del teléfono: la combinación de cargas positivas y negativas, el sistema estable compuesto por cargas positivas y negativas (núcleo y electrones) (electrones que se mueven alrededor del núcleo)

Punto de partida

Esencia: La esencia de un objeto que se carga es que la transferencia (ganancia y pérdida) de electrones muestra una carga neta, mostrando así propiedades eléctricas. Durante el proceso de separación, combinación y transferencia de cargas, la suma algebraica de las cargas permanece sin cambios.

Contenido: La fuerza de interacción entre dos cargas puntuales estacionarias en el vacío es proporcional al producto de sus cargas e inversamente proporcional al cuadrado de su distancia. La dirección de la fuerza está en la línea que las conecta.

Expresión: F=k(q₁·q₂)/r² k es la constante de fuerza electrostática, k=9,0×10⁹N·m²/C² r es la distancia entre dos cargas puntuales q₁, q₂ son las cargas de dos cargas puntuales

Coulomb estudió la ley de Coulomb a través de la balanza de torsión, y las generaciones posteriores calcularon k basándose en las ecuaciones de Maxwell.

Condiciones aplicables: cargas puntuales estacionarias en el vacío (1) En el aire, la fuerza entre dos cargas puntuales es aproximadamente igual a la del vacío. La fórmula se puede aplicar directamente. (2) Cuando la distancia entre dos objetos cargados es mucho mayor que su propio tamaño, los objetos cargados pueden considerarse cargas puntuales.

La fuerza de Coulomb entre dos cuerpos cargados es un par de fuerza de acción y fuerza de reacción. Al calcular, el valor absoluto de la carga generalmente se sustituye en el tamaño del cálculo y luego se juzga en función de "las cargas similares se repelen entre sí y las cargas diferentes se atraen". "entre sí" dirección de la fuerza

En la electrificación por contacto, para dos conductores idénticos, si ambos tienen la misma carga antes del contacto, compartirán la carga total por igual después de la separación y si ambos tienen la misma carga antes del contacto, deben neutralizarse primero después de la suma; la carga restante se divide en partes iguales.

Para dos conductores idénticos, el proceso de múltiples contactos volverá a dividir la carga total en partes iguales.

Para dos esferas aislantes cargadas uniformemente, pueden considerarse cargas puntuales con cargas concentradas en el centro de la esfera, y r es la distancia entre los centros de las esferas.

Para dos conductores cargados, es necesario considerar el fenómeno de distribución desigual de la carga en el cuerpo cargado causado por la inducción electrostática. La ley de Coulomb no se puede usar directamente para cálculos cuantitativos, pero la ley de Coulomb se puede usar para hacer juicios cuantitativos. Cargas similares se repelen: F＜k(q₁·q₂)/r² Las diferentes cargas se atraen entre sí: F>k(q₁•q₂)/r²

Condición de equilibrio: la intensidad del campo combinado de dos cargas puntuales en la tercera carga puntual es cero, o las dos fuerzas de Coulomb en cada carga puntual deben ser iguales en magnitud y opuestas en dirección.

ley del equilibrio

Ley de distribución de carga: √q₁q₃=√q₁q₂ √q₂q₃

Bajo la acción de la fuerza de Coulomb, el problema del equilibrio de las cargas es el mismo que el problema del equilibrio de los objetos en mecánica.

Cuando dos cuerpos cargados se mueven entre sí, la magnitud de la fuerza de Coulomb cambia a medida que cambia la distancia entre los cuerpos cargados. A medida que el movimiento ocurre y continúa, la situación de fuerza del cuerpo cargado cambia y la situación de fuerza a su vez afectará el estado de movimiento. Por lo tanto, la característica de este tipo de problema es que en este caso la fuerza y ​​el movimiento se restringen entre sí. , el cuerpo cargado La clave para resolver este tipo de problemas es el movimiento de aceleración variable. Se trata de utilizar la segunda ley de Cow para analizar claramente la relación entre movimiento y fuerza.

No hay movimiento relativo entre los dos cuerpos cargados. En este momento, la fuerza de Coulomb es una fuerza constante. En este caso, el cuerpo cargado suele moverse en línea recta a una velocidad uniforme. y el "método de aislamiento" se puede utilizar para analizar la fuerza y ​​el movimiento del cuerpo cargado.

El movimiento de aceleración variable implica el problema del valor crítico dinámico, es decir, generalmente la velocidad toma el valor máximo cuando la aceleración es cero. Si es el valor máximo o el valor mínimo depende del estado de movimiento del objeto en el momento inicial y. la relación entre el movimiento posterior y la relación de fuerza.

Definición: Un campo eléctrico es una sustancia objetivo especial que existe alrededor de cargas y puede transmitir interacciones entre cargas. El concepto de "campo" fue propuesto por primera vez por Faraday.

Propiedades básicas: Tiene un efecto poderoso sobre la carga colocada en él. La fuerza del campo eléctrico sobre la carga se llama fuerza del campo eléctrico.

La interacción entre cargas se logra mediante un campo eléctrico.

Mientras un objeto esté cargado, debe haber un campo eléctrico en el espacio que lo rodea.

Intensidad del campo eléctrico: la relación entre la fuerza del campo eléctrico F experimentada por una carga de prueba colocada en un determinado punto del campo eléctrico y la cantidad de carga q que transporta se denomina intensidad del campo eléctrico en ese punto, o intensidad del campo para abreviar. representado por la letra E.

Fórmula de definición: F=F/q (aplicable a todos los campos eléctricos)

Unidad: En el Sistema Internacional de Unidades, es Newton/columna (N/C), Voltio/metro (V/m)

La intensidad del campo es una cantidad física definida por el método de definición de relación. Su tamaño no tiene nada que ver con las cantidades físicas F y q utilizadas para definirla. Es simplemente numéricamente igual a F/q (cuando se usa esta fórmula para calcular la intensidad del campo, F y q se refieren ambos a valor absoluto), su magnitud está determinada por el propio campo eléctrico

Significado físico: utilizado para caracterizar la capacidad de un campo eléctrico para ejercer una fuerza sobre una carga.

Absoluto: cuando se determina la carga original del campo, se determinan la intensidad del campo y la dirección de cada punto en el espacio.

La intensidad del campo es un vector que estipula que la dirección de la intensidad del campo en un determinado punto del campo eléctrico es la misma que la dirección de la fuerza del campo eléctrico experimentada por las cargas positivas en ese punto, y opuesta a la dirección de la fuerza del campo eléctrico. fuerza de campo experimentada por las cargas negativas en ese punto.

La dirección de la intensidad del campo se puede determinar a partir de las propiedades de las líneas del campo eléctrico. Si la línea del campo eléctrico es una línea recta, entonces la dirección de la intensidad del campo en un determinado punto de la línea del campo eléctrico es la dirección señalada por la línea del campo eléctrico; Si la línea del campo eléctrico es una curva, entonces la dirección tangente en un punto de la curva representa la dirección de la intensidad del campo en ese punto.

Expresión: E=kQ/r² Q es la cantidad de carga del cargo de fuente de campo r es la distancia desde el punto hasta la carga de la fuente del campo

Dirección: Cuando la carga de la fuente del campo es una carga positiva, la dirección de la intensidad del campo de un cierto punto está alejada de la carga de la fuente del campo a lo largo del punto y la carga de la fuente del campo es una carga negativa, la dirección de la intensidad del campo; de un cierto punto está a lo largo de la línea con la carga de la fuente del campo. La línea apunta a la carga de la fuente del campo.

Condiciones aplicables: (1), vacío (2), carga puntual estacionaria

Método de cálculo

Comparar

Principio: La intensidad del campo eléctrico en un determinado punto del campo eléctrico es igual a la suma vectorial de las intensidades de campo generadas en ese punto cuando todas las cargas puntuales alrededor de ese punto existen solas.

La superposición de sumas vectoriales de intensidades de campo sigue la regla del paralelogramo para vectores.

Método equivalente Transforme escenarios de campos eléctricos complejos en escenarios de campos eléctricos simples o familiares garantizando al mismo tiempo el mismo efecto.

Simetría El campo eléctrico formado mediante el uso de cargas distribuidas simétricamente en el espacio tiene las características de simetría.

Método de microelementos Divida el cuerpo cargado en muchas unidades pequeñas, use la fórmula de cálculo de intensidad de campo de carga puntual para encontrar la intensidad de campo de una determinada microunidad y luego use el método de simetría para superponer las intensidades de campo de cada microcírculo para encontrar la intensidad de campo del cuerpo cargado.

ley de compensación Establecer un modelo físico basado en las condiciones dadas en el problema.

Método de hipótesis extrema (análisis cualitativo de las características de distribución de la intensidad del campo)

Las líneas de campo eléctrico comienzan en una carga positiva o infinito y terminan en el infinito o una carga negativa.

Las líneas del campo eléctrico no se cruzan, no son tangentes y no están cerradas en el campo eléctrico.

En el mismo campo eléctrico, la intensidad del campo eléctrico es mayor donde las líneas del campo eléctrico son más densas; donde las líneas del campo eléctrico son más escasas, la intensidad del campo eléctrico es menor.

La dirección tangente de un punto en la línea del campo eléctrico representa la dirección de la intensidad del campo eléctrico en ese punto.

El potencial eléctrico disminuye gradualmente a lo largo de la dirección de la línea del campo eléctrico.

Las líneas de campo eléctrico y las superficies equipotenciales son perpendiculares entre sí donde se cruzan.

Determine la dirección de la intensidad del campo eléctrico: la dirección tangente de cualquier punto en la línea del campo eléctrico es la dirección del campo eléctrico en ese punto

Determine la dirección de la fuerza del campo eléctrico: la dirección de la fuerza de la carga positiva es la misma que la dirección tangente de la línea del campo eléctrico en ese punto, y la dirección de la fuerza de la carga negativa es opuesta a la dirección tangente del campo eléctrico línea en ese punto.

Determine la intensidad del campo eléctrico (cualitativo): la intensidad del campo eléctrico es grande donde las líneas del campo eléctrico son densas y la intensidad del campo eléctrico emitido por las líneas del campo eléctrico es pequeña. Esto luego se puede utilizar para determinar. la magnitud de la fuerza y ​​la aceleración de la carga.

Determine el nivel del potencial eléctrico y la velocidad de la disminución del potencial eléctrico: el potencial eléctrico disminuye gradualmente a lo largo de la dirección de la línea del campo eléctrico, y la dirección de la intensidad del campo eléctrico es la dirección en la que el potencial eléctrico disminuye más rápidamente.

carga puntual

Dos cargas iguales

Líneas de campo eléctrico para otros campos eléctricos comunes.

La relación entre intensidad de campo, fuerza del campo eléctrico, aceleración y potencial eléctrico se puede juzgar por la densidad de las líneas del campo eléctrico.

La magnitud de la energía potencial eléctrica y la energía cinética, así como los aspectos positivos y negativos del trabajo, deben juzgarse proporcionando relaciones funcionales, teoremas de energía cinética y conservación de energía. Si la partícula cargada solo se ve afectada por la fuerza del campo eléctrico durante el movimiento, la cantidad total de fuerza electromotriz y energía cinética de la partícula permanece sin cambios, la fuerza del campo eléctrico realiza un trabajo positivo, la energía cinética aumenta y la energía potencial eléctrica disminuye.

Cuando una partícula cargada realiza un movimiento curvo en un campo eléctrico, dado que la dirección de la fuerza resultante apunta al lado cóncavo de la trayectoria, se puede determinar la dirección del campo eléctrico o la dirección de la intensidad del campo eléctrico y sexual de la partícula.

Dibuje la "línea de velocidad" (la línea tangente de la trayectoria del movimiento en la posición inicial) y la "línea de fuerza" (la dirección tangente de la línea del campo eléctrico en la posición inicial) y analice los cambios en la velocidad de las partículas desde la posición inicial. ángulo entre ambos.

"Discusión de clasificación de los tres tiempos desconocidos": se conoce el positivo y el negativo de la carga, la dirección de la intensidad del campo o el nivel del potencial de la superficie equipotencial, la dirección del movimiento de la carga, o cualquiera de ellos, y las distintas cantidades a determinar se pueden analizar en secuencia si no conoce las tres, debe utilizar el método hipotético para discutir cada situación por separado;

La relación entre la energía potencial eléctrica de las cargas en un determinado punto del campo eléctrico y la cantidad de su carga.

Definición: φ=Ep/q

Fuera de escala: El potencial eléctrico es una cantidad escalar, que se puede dividir en positivo y negativo. Su positivo (negativo) significa que el TV en este punto es mayor (menor) que el punto de potencial cero.

Relatividad: El potencial eléctrico es relativista. El potencial eléctrico en un mismo punto es diferente según el punto de potencial cero. Normalmente el potencial eléctrico en el infinito o en la tierra es cero.

La fuerza del campo eléctrico que mueve la carga entre dos puntos cualesquiera en la misma superficie equipotencial no realiza trabajo.

La superficie equipotencial debe ser perpendicular a las líneas del campo eléctrico, es decir, perpendicular a la dirección de la intensidad del campo eléctrico.

Las líneas de campo eléctrico siempre apuntan desde una superficie equipotencial con mayor potencial eléctrico hacia una superficie equipotencial con menor potencial eléctrico.

Donde las superficies equipotenciales aritméticas son más densas, la intensidad del campo eléctrico es mayor y, a la inversa, la intensidad del campo eléctrico es menor.

Definición: La energía potencial de una carga en un determinado punto del campo eléctrico es igual al trabajo realizado por la fuerza del campo eléctrico al mover la carga desde ese punto hasta el punto de potencial cero.

La relación entre el trabajo realizado por la fuerza del campo eléctrico y el cambio de la energía potencial eléctrica: el trabajo realizado por la fuerza del campo eléctrico es igual a la reducción de la energía potencial eléctrica

Analisis cualitativo

Cálculo cuantitativo