ΔΙΑΛΕΞΗ 1 Νόμος Coulomb, ηλεκτρικό πεδίο. Ι. Γκιάλας Χίος, 21 Φεβρουαρίου 2014

HTML
DOWNLOAD

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "ΔΙΑΛΕΞΗ 1 Νόμος Coulomb, ηλεκτρικό πεδίο. Ι. Γκιάλας Χίος, 21 Φεβρουαρίου 2014"

Ἀρφαξάδ Λύκος
9 χρόνια πριν
Προβολές:

1 ΔΙΑΛΕΞΗ Νόμος Coulomb, ηλεκτρικό πεδίο Ι. Γκιάλας Χίος, Φεβρουαρίου 4

2 Ηλεκτρικό φορτίο Φόρτιση με τριβή Αρνητικά φορτισμένη λαστιχένια ράβδος απωθεί γυάλινη θετικά φορτισμένη ράβδο Δύο ειδών φορτία Τα ομώνυμα απωθούνται Τα ετερώνυμα έλκονται Διατήρηση φορτίου Κβάντιση φορτίου

3 Οι τιμές φορτίου και μάζας των βασικών συστατικών της ύλης Ηλεκτρικό φορτίο Μάζα Πρωτόνιο (p) C Kg Νετρόνιο (n) Kg Ηλεκτρόνιο (e) C Kg

4 Παράδειγμα Μία κοινή λάμπα διαρρέεται από ηλεκτρικό ρεύμα με ρυθμό 4 Cb το δευτερόλεπτο. Πόσα ηλεκτρόνια περνούν μέσα από την λάμπα σε αυτό το χρονικό διάστημα; Απάντηση Ένα ηλεκτρόνιο έχει φορτίο.6-9 C/ηλ. Σε ένα δευτερόλεπτο περνούν από την λάμπα 4 C. Άρα ο αριθμός ηλεκτρονίων Ν είναι 4 C 9.5 ηλεκρονια ηλεκτρόνια 9.6 C /

5 Φόρτιση εξ επαγωγής

6 Φόρτιση αγωγού Φόρτιση αντικειμένων με επαγωγή

8 Νόμος Coulomb F e e 9 k m / C k e e k 4 q q C / m Διηλεκτρική σταθερά του κενού

10 Βαθμωτά πεδία Πχ. Πεδίο θερμοκρασιών Ισοβαρείς καμπύλες Έννοια του πεδίου

11 Διανυσματικά πεδία

12 Βαρυτικό πεδίο Η βαρύτητα είναι μία κεντρική δύναμη Πάντα ελκτική Ομογενές πεδίο; Δυναμικές γραμμές Ιδιότητες δυναμικών γραμμών

13 Ηλεκτρικό πεδίο Αναλογία με βαρυτικό πεδίο Δοκιμαστικό φορτίο Ένταση ηλεκτρικού πεδίου g F g m E F q e q

14 Ηλεκτρικό πεδίο σημειακού φορτίου qq F k e e F q E e k e q

15 Σύνθεση ηλεκτρικών πεδίων Κάθε φορτίο δημιουργεί γύρω του το δικό του ηλεκτρικό πεδίο Σύνθεση ηλεκτρικών πεδίων από διακριτά ηλεκτρικά φορτία q E k e

16 Παράδειγμα: Βρείτε την ένταση του ηλεκτρικού πεδίου ενός σημειακού φορτίου Q σαν συνάρτηση της απόστασης από το φορτίο. Απάντηση Για να βρούμε την ένταση του ηλεκτρικού πεδίου που δημιουργεί το φορτίο Q σε μία θέση θα χρησιμοποιήσουμε σαν υπόθεμα ένα θετικό φορτίο q. Η δύναμη F που το Q ασκεί στο q είναι η δύναμη Coulomb. Η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου E στην θέση του q δίνεται από την σχέση F Qq Q E ˆ ˆ q q 4 u 4 u Το u είναι το ακτινικό μοναδιαίο διάνυσμα και είναι η απόσταση του υπό μελέτη σημείου από το φορτίο Q. Όταν το Q είναι θετικό η φορά του Ε είναι προς τα έξω.

17 Ηλεκτρικό δίπολο λέγεται ένα σύστημα με ίσα κατά μέτρο αλλά αντίθετα φορτία q, τοποθετημένα σε σταθερή απόσταση μεταξύ τους α. Βρείτε την ένταση του ηλεκτρικού πεδίου στην μεσοκάθετο της α.

18 F F F E E E E + - E 4 Q Q E Ecos Ecos cos 4 a cos a a a Q E a a a 4 3 aq

19 διπολική ροπή p, ορίζεται σαν ένα διάνυσμα με φορά από το αρνητικό προς το θετικό φορτίο και μέτρο: p aq Τελικά E 4 Συζήτηση για τον τύπο p 3

20 Ηλεκτρικό πεδίο συνεχούς κατανομής φορτίου q q dq E lm k e lm k e k e q Πυκνότητα φορτίου (σε 3-διάστατα προβλήματα, και οι 3 διαστάσεις περίπου ίδιες) Επιφανειακή πυκνότητα φορτίου (μία διάσταση πολύ μικρότερη από τις άλλες ) Γραμμική πυκνότητα φορτίου (μία διάσταση πολύ μεγαλύτερη από τις άλλες ) Q V Q A Q l Cm Cm Cm 3

21 ΑΣΚΗΣΗ: Θεωρείστε κυκλικό δακτύλιο ακτίνας R ομοιόμορφα φορτισμένο με θετικό φορτίο Q. Υπολογίστε την ένταση του ηλεκτρικού πεδίο πάνω στον άξονα του δακτυλίου Έστω ότι θα υπολογίσουμε την ένταση ηλεκτρικού πεδίου στο σημείο P του άξονα. Μπορούμε να χωρίσουμε τον δακτύλιο σε Ν μικρά κομματάκια Δs όπου το παίρνει τιμές από το μέχρι το Ν, έτσι ώστε το κάθε ένα από αυτά να μπορεί να θεωρηθεί ότι κρατάει ένα μικρό, σχεδόν σημειακό φορτίο Δq. Βάζοντας στο P ένα δοκιμαστικό φορτίο q, πάνω του θα ασκηθούν δυνάμεις Coulomb F από όλα τα q. Πάλι έχουμε εφαρμογή της αρχής της επαλληλίας.

22 R q πε θ ΔΕ ΔE 4 cos λ=q/(πr). πr Δs Q Δq R R πr Δs Q πε Δq πε ΔE E 4 4 Δs R Q R R πε 4

23 E lm 4πε R R Q R Δs 4πε R R Q R lm Δs R R R 3 E Q R R 4 4 Q 3 E de ΔE lm R s 4 o Q

24 Ολοκληρώματα Αν το Δs τείνει να γίνει μηδέν, το συμβολίζουμε με ds. Ο αριθμός των όρων στο άθροισμα,, τείνει να γίνει άπειρος, και το άθροισμα των συνεισφορών γίνεται ολοκλήρωμα. 3 E de ΔE lm R s 4 o Q

25 Παράδειγμα:Υπολογίστε το ηλεκτρικό πεδίο στο σημείο P

26 E E E E C 4C 4 6 cm 3 cm 6 9 m C C m 7 E 4.5 C E C cm 7 C

27 4 E E Ecos C E E E E E y y y sn C 5 C C C E E E y C E y tan 8.56 tan E

Σχετικά έγγραφα

ΘΕΣΕΙΣ ΤΟΥ ΣΥΝΔΕΣΜΟΥ ΓΙΑ ΤΗΝ ΑΝΑΜΟΡΦΩΣΗ ΤΟΥ ΘΕΣΜΙΚΟΥ ΠΛΑΙΣΙΟΥ ΑΝΑΘΕΣΗΣ ΚΑΙ ΕΚΠΟΝΗΣΗΣ ΜΕΛΕΤΩΝ

ΣΥΝΔΕΣΜΟΣ ΜΕΛΕΤΗΤΩΝ ΥΔΡΑΥΛΙΚΩΝ ΕΡΓΩΝ ΚΑΙ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ ΥΔΑΤΙΚΩΝ ΠΟΡΩΝ (ΣΜΥΕ-ΔΥΠ) Λ.ΑΛΕΞΑΝΔΡΑΣ 40,11473 ΑΘΗΝΑ ΤΗΛ.2108822303/2108064543 FAX 2106124492 EMAIL:info@smye.gr ΘΕΣΕΙΣ ΤΟΥ ΣΥΝΔΕΣΜΟΥ ΓΙΑ ΤΗΝ ΑΝΑΜΟΡΦΩΣΗ