Слайд 1Электричество.
Разность потенциалов, потенциал
Слайд 2Работа электростатической силы по перемещению заряда
Слайд 4Потенциал
Потенциалом в данной точке поля называется отношение работы электростатической силы по
перемещению положительного заряда из данной точки на бесконечность к величине этого заряда.
Слайд 5Потенциал в данной точке поля равен потенциальной энергии, которой обладает единичный
положительный заряд, помещенный в эту точку поля:
Wпот + Wкин = const
Слайд 6Эквипотенциальные поверхности
Геометрическое место точек, имеющих одинаковый потенциал, называется эквипотенциальной поверхностью.
Слайд 7Силовые линии перпендикулярны эквипотенциальным поверхностям.
А1 2 = q (1
– 2), 1 = 2, А1 2 = 0
А = qEr cos
cos = 0, = π/2
Поверхность проводника всегда является эквипотенциальной поверхностью. Внутри проводника потенциал постоянен и равен потенциалу поверхности.
Слайд 8Принцип суперпозиции для потенциала
Потенциал поля диполя
Слайд 9Связь напряженности электрического поля
с потенциалом
Слайд 10Силовые линии направлены в сторону уменьшения потенциала.
Слайд 11Примеры решения задач
Замечания:
1) если поле создается заряженными проводниками, то необходимо учесть,
что внутри проводника напряженность равна нулю, а потенциал постоянен;
2) если проводник заземлен, то потенциал проводника равен нулю, заряд же может быть отличен от нуля.
Слайд 12Задача 1. Одинаковые одноименные точечные заряды 4 10-7 Кл расположены
в двух вершинах равностороннего треугольника
со стороной а = 1 м. Определите значение напряженности
и потенциала в третьей вершине А треугольника.
Решение.
Слайд 13Задача 2. На расстоянии l = 40 см от поверхности заряженного
металлического шарика радиусом r = 10 см помещен точечный заряд q2 = 8 10-9 Кл. Заряд шарика
q1 = 4 10-9 Кл. Определите потенциал шарика.
Решение.
Слайд 14Задача 3. В центре металлической сферической оболочки
с внутренним радиусом R1
и внешним R2 помещают заряд q. Определите напряженность и потенциал поля как функции расстояния от центра сферы.
Решение.
Е = 0 при R1 < r < R2
при r R1 и r R2
Слайд 16Задача 4. Проводящую сферу радиусом 20 см окружили тонкой сферической оболочкой
радиусом 40 см и с зарядом 2 10-6 Кл. Определите заряд сферы после того, как ее заземлили, а также потенциал оболочки.
Решение.
Слайд 17Задача 5. Два одинаковых шарика, имеющих одинаковые одноименные заряды, соединены пружиной,
жесткость которой
k = 20 Н/м, а длина l0 = 4 см. Шарики колеблются так,
что расстояние между ними меняется от 3 см до 6 см.
Найдите заряды шариков.
Решение.
Слайд 18Задача 6. Протон с начальной скоростью υ0 летит прямо на первоначально
покоящееся ядро гелия. Каковы скорости частиц в тот момент, когда расстояние между ними минимально? Считать, что масса ядра гелия равна учетверенной массе протона.
Решение.
Слайд 19Задача 7. Два небольших проводящих заряженных шара
радиуса r расположены на
расстоянии l друг от друга (l >> 2r). Шары поочередно на некоторое время заземляют.
Определите потенциал шара, который был заземлен первым. Первоначально каждый шар имел заряд q.
Решение.
Слайд 20Задача 8. N одинаковых сферических капелек ртути заряжены
до одного и
того же потенциала 0. 1) Каким будет потенциал большой капли, если все капли сольются в одну? 2) Оцените,
при каких значениях зарядов капель это может произойти?
Решение.
Слайд 22Электроемкость.
Энергия электрического поля
Электроемкость уединенного проводника
Слайд 24Последовательное и параллельное
соединение конденсаторов
Слайд 26Энергия электрического поля
1. Плоский конденсатор.
Слайд 29Примеры решения задач
Соединение конденсаторов
План решения задач
1) Делаем рисунок.
2) Определяем последовательно
и параллельно соединенные конденсаторы. Напоминаем, что признаком последовательного соединения является равенство заряда, а параллельного одинаковая разность потенциалов.
3) Если соединения неочевидны, то находим точки схемы, потенциалы которых равны.
4) Соединяем эти точки или не учитываем наличие конденсатора, присоединенного к этим точкам, т.к. он не накапливает электрический заряд.
5) Рисуем эквивалентную схему, которую используем для расчета Сэкв.
Слайд 30Задача 1. Четыре конденсатора электроемкостями С1 = 1 мкФ,
С2 =
1 мкФ, С3 = 3 мкФ, С4 = 2 мкФ соединены, как показано
на рисунке. К точкам А и В подводится напряжение U = 140 В. Найдите заряд и напряжение на каждом из конденсаторов.
Решение.
Слайд 32Задача 2. Определите эквивалентную электрическую емкость
в цепи, изображенной на рисунке.
Электроемкости всех конденсаторов одинаковы и равны С.
Решение.
Слайд 33Задача 3. Определите электроемкость системы конденсаторов, изображенной на рисунке, если разность
потенциалов подводится к точкам а) A, D; б) В, D.
Решение.
а) B = E
б) А = E
Сэкв2 = 2С
Слайд 34Задача 4. Определите емкость системы, изображенной на рисунке, если C1 =
С2 = С3 = С4 = С5 = С6 = С7 = С.
Решение.
Слайд 35Задача 5. Конденсатор электроемкостью С1 = 1 мкФ, заряженный до разности
потенциалов U1 = 100 В и отключенный от источника, соединили параллельно с конденсатором электроемкостью С2 = 3 мкФ, заряженным до разности потенциалов U2 = 60 В. Определите заряд каждого
из конденсаторов и разность потенциалов между обкладками после их соединения, если
1) соединяются обкладки, имеющие одноименные заряды;
2) соединяются обкладки, имеющие разноименные заряды.
Решение.
Слайд 37Задача 6. Энергия плоского воздушного конденсатора
W1 = 2 10-7
Дж. Определите энергию конденсатора после заполнения его диэлектриком с диэлектрической проницаемостью = 2, если:
1) конденсатор отключен от источника питания;
2) конденсатор подключен к источнику питания.
Решение.
Слайд 38Задача 7. Пластины плоского конденсатора подключены
к источнику U = 2 В.
Определите изменение емкости и энергии электрического поля конденсатора, если конденсатор наполовину заполнен диэлектриком с диэлектрической проницаемостью = 2. Расстояние между пластинами d = 1 см, площадь пластин S = 50 см2.
Решение.
Слайд 39Задача 8. В плоский воздушный конденсатор вставляется металлическая пластина толщиной d0.
Заряд на обкладках конденсатора q. Конденсатор отключен от источника. Расстояние между пластинами d, площадь пластин S. Определите изменение электроемкости конденсатора и энергии его электрического поля, если конденсатор не подключен к источнику.
Решение.
Слайд 40Задача 9. Определите изменение заряда проводящей сферы радиуса 10 см, первоначально
заряженной до потенциала 104 В, если с течением времени она частично потеряла заряд и ее энергия уменьшилась на 1,5 10-4 Дж.
Решение.