Взаимодействие между зарядами осуществляется через электрическое поле. Электрическое поле покоящихся зарядов называется электростатическим. Электростатическое поле отдельного заряда можно обнаружить, если внести в это поле другой заряд, на который в соответствии с законом Кулона будет действовать определенная сила. Внесем в электрическое поле, созданное зарядом q, точечный положительный заряд, называемый пробным . На этот заряд, по закону Кулона, будет действовать сила
Если в одну и туже точку помещать разные пробные заряды , и т.д., то на них будут действовать различные силы, пропорциональные этим зарядам. Отношение для всех зарядов, вносимых в поле, будет одинаковым и будет зависеть лишь от q и r, определяющих электрическое поле в данной точке. Эта величина является силовой характеристикой электрического поля и называется напряженностью (E). Итак
,
т.е. напряженность данной точки электрического поля это сила действующая на единичный положительный заряд, помещенный в эту точку.
Учитывая закон Кулона нетрудно получить выражение для напряженности поля создаваемого точечным зарядом q
или в векторной форме
За единицу напряженности принимается напряженность в такой точке поля, в которой на единицу заряда действует единица силы.
Если поле образовано не одним зарядом, а несколькими, то силы, действующие на пробный заряд, складываются по правилу сложения векторов. Поэтому и напряженность системы зарядов в данной точке, поля равна векторной сумме напряженностей полей от каждого заряда в отдельности.
Согласно принципу суперпозиции электрических полей можно найти напряженность в любой точке А поля двух точечных зарядов и (рис. 13.1). Сложение векторов и производится по правилу параллелограмма. Направление результирующего вектора находится построением, а его абсолютная величина может быть подсчитана по формуле
3. Вода при температуре t = 40С занимает объем V= 1 см3. Определить количество вещества n и число молекул N воды в этом объеме. (М = 18 × 10-3кг/моль , Na = 6,02 × 1023 моль-1 ).
Билет №24
1. Кинетическая энергия вращающегося твердого тела.
Начнем с рассмотрения вращения тела вокруг неподвижной оси, проходящей чрез него.
Мысленно разбив тело на элементарные объемы vi массами mi, находящиеся на расстоянии ri от оси, получим, что скорость элементарной массы определяется выражением
vi = w×ri (1)
Следовательно, для кинетической энергии i-той материальной массы получим
Т.к. мы рассматриваем абсолютно твердое тело, то w для всех точек выделенного объема массами mi будет одинаково, тогда получим
По определению miri2 – момент инерции, получим:
Формула (3) справедлива для тела, вращающегося вокруг неподвижной оси. Плоское движение тела может быть представлено как положение двух движений – поступательного, с некоторой скоростью v0, и вращения вокруг соответствующей оси с угловой скоростью w. Поэтому, произведя некоторые преобразования, получим
Если ось вращения проходит через центр масс, то rc = 0, следовательно, равна нулю и кинетическая энергия центра масс.
Обозначим через vc скорость центра масс, а через Ic момент инерции тела относительно оси, проходящей через центр масс, тогда получим
Формула (5) определяет кинетическую энергию тела при плоском движении, например, цилиндр скатывается по наклонной плоскости.