Q физика формула: А для чего формулы? Q=c*m*t , t=Q/cm и зачем в кДж переводить?? - Санкт-Петербургское государственное бюджетное учреждение социального обслуживания населения

Содержание

основные понятия по теме в физике, формулы с пояснениями, законы

Содержание:

Электростатика как раздел электродинамики
- Основные понятия по теме в физике
Закон Кулона
Электрический заряд и его свойства
Формулы с пояснениями, вывод

Содержание

Электростатика как раздел электродинамики
- Основные понятия по теме в физике
Закон Кулона
Электрический заряд и его свойства
Формулы с пояснениями, вывод

Электростатика как раздел электродинамики

Определение

Электростатика является разделом учения об электричестве, задачей которого является исследование неподвижных электрических зарядов.

С давних времен известно, что определенные материалы – такие, как янтарь, – могут притягивать легкие предметы (к примеру, пух, пыль, кусочки бумаги). Возникновение электростатических явлений, главным образом, обусловлено взаимодействием электрических зарядов друг с другом. Сила такого взаимодействия описана законом Кулона.

Несмотря на то, что электростатические силы кажутся слабыми, в некоторых случаях они превосходят силу гравитации. Например, протон и электрон в атоме водорода взаимодействуют с силой, которая на 36 порядков больше действующей между ними гравитационной силы.

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

Существует масса примеров электростатических явлений, включая простое притяжение воздушного шарика к шерстяному свитеру, притяжение бумаги и тонера в лазерных принтерах, спонтанное воспламенение зернохранилища как результат электризации зерна. {,}=const\)

Закон Кулона

Закон Кулона позволяет количественно описать процесс, при котором взаимодействуют заряженные тела. Это фундаментальный закон – утверждение было доказано экспериментальным путем, а не является следствием природных закономерностей.

Закон Кулона справедлив в том случае, когда точечные заряды неподвижны и находятся в вакууме. Понятие точечного заряда является условным, так как подобные частицы отсутствуют в действительности. Однако точечными можно считать такие заряды, размеры которых существенно меньше, чем расстояние между ними.

Сила, с которой взаимодействуют заряды в воздухе, практически не отличается от силы их взаимодействия в вакууме. В первом случае сила слабее менее, чем на одну тысячную. Электрический заряд является физической величиной и характеризует способность частиц и тел вступать в электромагнитные силовые взаимодействия.

Примечание

Первым закон взаимодействия зарядов, находящихся в состоянии покоя, открыл французский физик Ш. 9\) — коэффициент пропорциональности в законе Кулона.

Согласно третьему закона Ньютона:

$\vec{F}_{12}=\vec{F}_{21}$

Данные силы взаимодействия представляют собой силы отталкивания в том случае, когда заряды имеют одинаковые знаки, и являются силами притяжения при разных знаках зарядов. Для обозначения электрического заряда, как правило, используют буквы q или Q.

Исходя из совокупности данных, полученных экспериментальным путем, можно сделать следующие выводы:

Электрические заряды бывают двух типов, которые условно называют отрицательными и положительными.
Заряды обладают способностью передаваться (к примеру, в процессе непосредственного контакта) от одного тела к другому. В отличие от массы тела электрический заряд не является неотъемлемым параметром данного тела. Одно и то же тело при разных условиях может обладать неодинаковым зарядом.
Заряды с одинаковым знаком отталкиваются, а с разными – притягиваются. Таким образом проявляется принципиальная разница между электромагнитными и гравитационными силами.

Гравитацией всегда является сила притяжения.

Взаимодействие неподвижных электрических зарядов является электростатическим или кулоновским взаимодействием. Электростатика является отдельным разделом электродинамики, задача которого заключается в изучении кулоновского взаимодействия.

Закон Кулона применим в случае точечных заряженных тел. На практике закономерность выполняется в том случае, когда размеры заряженных тел много меньше, чем расстояние между ними. Условия выполнения закона Кулона:

точечность зарядов;
неподвижность зарядов;
взаимодействие зарядов в вакууме.

В международной системе СИ заряд измеряют в Кулонах (Кл).

Определение

Кулон – заряд, который проходит за 1 секунду через поперечное сечение проводника при силе тока 1 А.

Единица силы тока (Ампер) в СИ является наряду с единицами длины, времени и массы основной единицей измерения.

Электрический заряд и его свойства

Электрическим зарядом называют физическую величину, которая характеризует свойство частиц или тел вступать в электромагнитные взаимодействия. Заряд обозначают, как q или Q, и измеряют в Кл. Свободный заряд в 1 Кл представляет собой гигантскую величину заряда, которую практически невозможно встретить в природе. Обычно, в процессе изучения, можно встретить заряды, исчисляемые в микрокулонах, нанокулонах, пикокулонах. Свойства электрического заряда:

электрический заряд является видом материи;
на электрический заряд не влияет движение частицы и ее скорость;
заряды обладают способностью перемещаться (например, в процессе непосредственного контакта) от одного тела к другому, не являются неотъемлемой характеристикой тела;
электрические заряды бывают отрицательными и положительными, что соответствует их условным типам;
заряды взаимодействуют друг с другом, при этом одноименные заряды притягиваются, а разноименные – отталкиваются;

силы взаимодействия зарядов представляют собой центральные силы, то есть лежат на одной прямой, которая соединяет центры этих зарядов;
минимально возможный по модулю заряд называют элементарным, $e= 1,6*10^{-19}. {,}=\frac{q_{1}+q_{2}}{2}$
Современная наука полагает, что носителями зарядов являются элементарные частицы. Известно, что все тела состоят из атомов, которые включают в себя протоны с положительным зарядом, электроны с отрицательным зарядом и нейтральный частицы, называемые нейтронами. Из протонов и нейтронов состоят атомные ядра. Электронная оболочка атомов образована электронами.
Протон и электрон обладают одинаковыми по модулю электрическими зарядами, которые равны элементарному заряду е. Если атом нейтральный, то количество протонов в ядре соответствует числу электронов в оболочке. Данное число называют атомным номером.
Атом рассматриваемого вещества может лишиться одного или нескольких электронов либо приобрести лишний электрон. В этом случае нейтральный атом трансформируется в положительно или отрицательно заряженный ион.
Следует отметить, что ядро атома состоит из положительных протонов, в связи с этим их количество может увеличиться или уменьшиться только в процессе ядерной реакции. Известно, что электризация тел не сопровождается ядерными реакциями. Таким образом, при любых электрических явлениях количество протонов остается стабильным, может измениться лишь число электронов.
Можно сообщить телу отрицательный заряд, то есть передать ему лишние электроны. Сообщение телу положительного заряда подразумевает отнимание электронов, а не добавление протонов. Передача заряда от одного тела к другому осуществляется порциями, которые включают в себя целое число электронов.
В определенных случаях при решении задач можно встретить примеры распределения электрического заряда по какому-либо телу. Описать такое распределение можно с помощью специальных величин.
Линейная плотность заряда необходима, чтобы описать, каким образом заряд распределен по нити. Величина измеряется в Кл/м. Формула линейной плотности заряда:
$\lambda =\frac{q}{L}$
где L – является длиной нити.
Поверхностная плотность заряда позволяет определить, как заряд распределен по поверхности тела. Величина измеряется в кулонах на квадратный метр. Формула поверхностной плотности заряда:
$\sigma =\frac{q}{S}$
где S – площадь поверхности тела.
Объемную плотность заряда целесообразно применять для описания распределения заряда по объему тела. Величина измеряется в кулонах на м³. Формула объемной плотности заряда:
$\rho =\frac{q}{V}$
где V – это объем тела.
Формулы с пояснениями, вывод
В случае электрических зарядов действует принцип суперпозиции: результирующая сила, действующая на определенный заряд $q_{1}$ со стороны нескольких зарядов $q_{2}… q_{n},$ равна геометрической сумме, то есть векторной сумме сил $F_{12}+….F_{1n}$, которые действуют на данный заряд со стороны каждого из зарядов:
$\vec{R}=\vec{F_{12}}+…+\vec{F_{1n}}$

Заряженные частицы взаимодействуют друг с другом с конечной скоростью с помощью электрического поля. Данное утверждение является теорией близкодействия электрических зарядов. {2}}\)

Принцип суперпозиции электрических полей состоит в том, что при создании заряженными частицами в определенной точке пространства электрических полей с напряженностями $E_{1}, E_{2},…, E_{n}$, результирующая напряженность электрического поля в данной точке равна векторной сумме отдельных напряженностей:
$\vec{E}=\vec{E_{1}}+…+\vec{E_{n}}$

Заряд q в однородном электрическом поле напряженности Е обладает потенциальной энергией:
$\vec{E}:W=qEd$
где d является расстоянием до плоскости с нулевой потенциальной энергией.
Определение
Потенциал электростатического поля в точке является отношением потенциальной энергии заряда в поле, к этому заряду, учитывая знак заряда.
Формула для расчета потенциала электростатического поля:
$\varphi =\frac{W}{q}=Ed$
Потенциалом электростатического поля также называют работу, которая выполняется в процессе перемещения единичного положительного заряда из рассматриваемой точки в бесконечность.
Напряжение соответствует разности потенциалов между точками и определяется, как отношение работы поля при перемещении заряда из начального положения в конечное, к данному заряду, учитывая знак заряда:
$U=\varphi _{1}-\varphi _{2}=\frac{A}{q}$
В числовом выражении, но не по размерности, данная величина представляет собой работу, которую выполняет поле, перемещая единичный положительный заряд из одной точки в другую.
Однородное поле характеризуется наличием связи между разностью потенциалов и напряженностью:
$E=\frac{U}{\Delta d}$
где U является разностью потенциалов между точками, которые связывает вектор перемещения $\Delta d$, совпадающий по направлению с вектором Е.
Электроемкостью пары проводников называют отношение заряда Q, который соответствует одному из проводников, к разности потенциалов U между этим проводником и соседним:
$C=\frac{Q}{U}$
Определение
Конденсатор – система из пары проводников, называемых обкладками конденсатора, которые разделены диэлектрическим слоем с толщиной меньшей, чем размеры обкладок. {2}}{2}\)

В современной технике практикуется использование электростатических эффектов. Например, чтобы качественно очистить воздух от частиц гари и пыли с помощью специальных электрических фильтров, равномерно распределять красящие составы благодаря краскопультам, распечатывать материалы в офисных установках (таких, как «Ксерокс»), производить наждачную бумагу.
Электростатическую защиту оснащают при помощи экранирующих проводников, что позволяет оградить от электрических полей электроизмерительные чувствительные устройства.
Конструкции в виде металлических сеток защищают любые огнеопасные объекты, включая склады с порохом, от внезапного удара молнии. Характеристика избыточных электрических зарядов определяется на поверхности проводников, а затем широко используется в приборе генератора Ван-дер-Граафа, который представляет собой устройство для получения сверхсильных электрических и магнитных полей.
Электростатика, как научная область, мало изучена. Ученые длительное время избегали данной темы из-за ее ограниченного применения в технике. Активное использование полимеров в промышленных масштабах послужило причиной поиска новых решений, позволяющих нейтрализовать постоянные и статические заряды.
Сегодня электростатика отличается многогранными и многочисленными сферами применения. Электростатические явления используют в технике и медицине, что делает направление перспективным для дальнейшего развития.

Насколько полезной была для вас статья?
У этой статьи пока нет оценок.

Электродинамика: формулы (тест начального уровня)
(Если вы просматриваете сайт как турбо-страницу Яндекса, то для решения тестов перейдите на полную (мобильную) версию сайта по кнопке снизу. Турбо-страницы не содержат всех необходимых скриптов)
1. По какой из приведенных ниже формул можно рассчитать в СИ модуль напряженности электростатического поля точечного заряда q, находящегося в однородном изотропном диэлектрике?
E = Fq
E = kq/r
E = q/(4πεε_or)
E = q/(εε_oS)
затрудняюсь ответить
2. По какой из приведенных ниже формул можно рассчитать в СИ потенциал электростатического поля точечного заряда q, находящегося в однородном изотропном диэлектрике?
Φ = q/(4πε_or)
Φ = kq/r²
Φ = q/(4πεε_or)
Φ = E(d₁ − d₂)
затрудняюсь ответить
3. Емкость батареи, состоящей из двух конденсаторов, соединенных параллельно, определяется по формуле:
C = C₁ + C₂
C = C₁ − C₂
C = C₁C₂/(C₁ + C₂)
C = (C₁ + C₂)/2
затрудняюсь ответить
4. Емкость плоского конденсатора, пространство между обкладками которого заполнено диэлектриком с диэлектрической проницаемостью ε, в СИ определяется по формуле:
C = 2q/U
C = εε_oS/d
C = εS/d
C = εS/2d
затрудняюсь ответить
5. По какой из приведенных ниже формул можно рассчитать плотность энергии электростатического поля w заряженного конденсатора?
w = q²/(2εε_oS²)
w = 2qE/S
w = εε_oE²/2
w = E²/(2εε_o)
затрудняюсь ответить
6. По какой из приведенных ниже формул можно рассчитать удельное сопротивление металлического проводника ρ при температуре t, если его сопротивление при температуре 0 °С равно ρ_о?
ρ = ρ_о(1 − αt)
ρ = ρ_о(1 + αt)
ρ = ρ_о/(1 + αt)
ρ = ρ_о/(1 + αt²)
затрудняюсь ответить
7. Какая из приведенных ниже формул является математическим выражением закона Ома для однородного участка цепи?
I = U/R
I = Ε/(R + r)
I = (ΔΦ + Ε)/(R + r)
I = Ε/r
затрудняюсь ответить
8. По какой из приведенных ниже формул можно рассчитать тепловую мощность тока P на внешнем участке цепи?
P = A/Δt
P = UI
P = I²R
P = IΕ − I²R
затрудняюсь ответить
9. По какой из приведенных ниже формул можно рассчитать модуль силы Ампера F?
F = qE
F = qνBsin α
F = IBlsin α
F = kq₁q₂/r²
затрудняюсь ответить

10. По какой из приведенных ниже формул можно рассчитать модуль индукции магнитного поля B длинного прямолинейного проводника с током I, который находится в вакууме?
B = μμ_oI/r
B = μμ_oI/(2πr)
B = μ_oI/(2πr)
B =μ_oI/(πr)
затрудняюсь ответить
Следующий тест: Электродинамика: определения
18.3: Закон Кулона – Физика LibreTexts
1. Последнее обновление
2. Сохранить как PDF
Идентификатор страницы
2537

OpenStax
OpenStax

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

Сформулировать закон Кулона с точки зрения того, как электростатическая сила изменяется с расстоянием между двумя объектами.
Рассчитайте электростатическую силу между двумя заряженными точечными силами, такими как электроны или протоны.
Сравните электростатическую силу с гравитационным притяжением для протона и электрона; для человека и Земли.

Благодаря работам ученых конца 18 века основные черты электростатическая сила — существование двух типов зарядов, наблюдение, что одинаковые заряды отталкиваются, а разные заряды притягиваются, и уменьшение силы с расстоянием — в конце концов были уточнены и выражены в виде математической формулы. Математическая формула электростатической силы называется законом Кулона в честь французского физика Шарля Кулона (1736–1806), который провел опыты и первым предложил формулу для ее расчета.

Пример $\PageIndex{1}$: Насколько велика сила Кулона по отношению к силе гравитации? 9{39}. \номер\]

Обсуждение

Это удивительно большое соотношение! Обратите внимание, что это будет отношение электростатической силы к гравитационной силе для электрона и протона на любом расстоянии (определение отношения перед вводом числовых значений показывает, что расстояние сокращается). Это отношение дает некоторое представление о том, насколько больше кулоновская сила, чем гравитационная сила между двумя наиболее распространенными в природе частицами.

Как видно из примера, гравитационная сила совершенно незначительна в малых масштабах, где важны взаимодействия отдельных заряженных частиц. В больших масштабах, например, между Землей и человеком, верно обратное. Большинство объектов почти электрически нейтральны, поэтому они привлекательны и отталкивают 9{2}\)

Эта кулоновская сила чрезвычайно важна, поскольку большинство зарядов связано с точечными частицами. Он отвечает за все электростатические эффекты и лежит в основе большинства макроскопических сил.
Сила Кулона необычайно сильна по сравнению с силой гравитации, еще одной основной силой, но в отличие от силы гравитации она может нейтрализоваться, поскольку может быть либо притягивающей, либо отталкивающей.
Электростатическая сила между двумя субатомными частицами намного больше, чем гравитационная сила между теми же двумя частицами.

Глоссарий

Закон Кулона: математическое уравнение, вычисляющее вектор электростатической силы между двумя заряженными частицами

Сила Кулона: другой термин для обозначения электростатической силы

электростатическая сила: величина и направление притяжения или отталкивания между двумя заряженными телами

Эта страница под названием 18. 3: Закон Кулона распространяется под лицензией CC BY 4.0 и была создана, изменена и/или курирована OpenStax с использованием исходного контента, который был отредактирован в соответствии со стилем и стандартами платформы LibreTexts; подробная история редактирования доступна по запросу.

Наверх

Была ли эта статья полезной?

Тип изделия
Раздел или Страница
Автор
ОпенСтакс
Лицензия
СС BY
Версия лицензии
4,0
Программа OER или Publisher
ОпенСтакс
Показать оглавление
нет
Теги
1. Кулоновская сила
2. Закон Кулона
3. электростатическая сила
4. источник@https://openstax. org/details/books/college-physics

сил – Формула электрического поля $E=F/q$

спросил 1 год, 1 месяц назад

Изменено 1 год, 1 месяц назад

Просмотрено 429 раз

$\begingroup$

Если следовать формуле $E=F/q$, то получается, что чем больше сила, тем больше и электрическое поле, но если заряд, на который действует сила, больше, электрическое поле как-то уменьшается? Как это понять?

силы
электростатика
электрические поля
заряд

$\endgroup$

$\begingroup$

Я бы сказал, что вы смотрите на это задом наперед; лучше представить себе, что электрические поля создают силы на зарядах. Для данного электрического поля чем больше заряд, тем больше сила; чтобы увеличить силу, действующую на заряд, необходимо также увеличить электрическое поле; таким образом, для данной силы, чем больше заряд, тем меньше электрическое поле. Это аналогично массе в том смысле, что разные массы (скажем, A больше, чем B), подверженные действию одной и той же силы, будут иметь разные ускорения (B больше, чем A).

$\endgroup$

$\begingroup$

Это отличный пример того, как каузальное понимание физики не является явно очевидным, если вы наивно смотрите на математическое выражение.

То, что вы говорите , является верным, но правильно сформулировано следующим образом: для заданной силы $F$ на заряд $q$ электрическое поле $E$ (в месте расположения заряда) будет увеличиваться по мере уменьшения заряда $q$. Другими словами, это говорит о том, что для создания той же силы при меньшем заряде вам нужно более сильное электрическое поле. Как видите, никакой тайны здесь нет, если понимать так.

Конечно, как вы уже понимаете (как следует из вашего вопроса), электрическое поле, действующее на заряд, не меняется, если вы меняете только пробный заряд, потому что оно определяется внешней конфигурацией зарядов. С физической точки зрения, когда вы меняете только пробный заряд, изменяется только сила, действующая на него. Однако $E\propto 1/q$ говорит вам, что если вы хотите поддерживать постоянную силу на изменяющемся пробном заряде, вам нужно изменить электрическое поле обратно пропорционально значению пробного заряда (через изменение внешней конфигурации зарядов, создающих электрическое поле).

$\endgroup$

$\begingroup$

Если вы, скажем, удвоите заряд $q$, то вы, естественно, также увидите удвоенную силу $F$. Потому что для поля $E$ теперь будет «вдвое больше» заряда для «втягивания».

Но если вы хотите, чтобы сила была одинаковой, вам придется каким-то образом уменьшить напряженность поля. Например, изменив источник, который вызывает поле. Иначе поменять зарядку и 9 невозможно0261 поддерживать постоянную силу.

Возможно, ваше замешательство произошло из-за ошибочного предположения, что сила может поддерживаться постоянной при нормальных, неограниченных обстоятельствах. И, таким образом, изменение заряда, казалось бы, меняет поле. Конечно, это математически возможно, но физически не возможно как . Не без того, чтобы вы каким-то образом активно меняли поле. Скорее, это было бы поле, постоянное при таких обстоятельствах, и сила изменялась бы при изменении заряда.

$\endgroup$

$\begingroup$

Определение электрического поля использует E = F/q, как вы показываете, но вы упускаете остальную часть определения, а именно то, что это отношение F/q в пределе, когда q -> 0. Это сделано для того, чтобы пробный заряд не нарушает распределения заряда, создающего электрическое поле.

Q физика формула: А для чего формулы? Q=cmt , t=Q/cm и зачем в кДж переводить??

основные понятия по теме в физике, формулы с пояснениями, законы

Электростатика как раздел электродинамики

Закон Кулона

Электрический заряд и его свойства

Формулы с пояснениями, вывод

Электродинамика: формулы (тест начального уровня)

18.3: Закон Кулона – Физика LibreTexts

Глоссарий

сил – Формула электрического поля $E=F/q$

Оставить комментарий Отменить ответ