каковы формы проявления электромагнитного поля
Напишите формулу закона Кулона.
F1= 
Какое явление определяется с помощью закона Кулона?
Ответ: силу взаимодействия между неподвижными электрическими зарядами.
Каковы формы проявления электромагнитного поля?
Ответ: действие на магнитную стрелку (её отклонение)
При каких условиях электрическое поле называют электростатическим?
Ответ: при условии, что поле создается неподвижными зарядами.
Что произойдет с силой взаимодействия между двумя зарядами если их из воздуха перенести в воду?
Ответ: уменьшиться в E раз.
Выберите правильный ответ:
1.1.8. Два заряда, находящихся на расстоянии 10 см друг от друга, помещены в керосин (ε = 2). Как изменится сила взаимодействия этих зарядов в вакууме? Если взаимное расположение этих зарядов сохраняется.
a) увеличится в два раза;
c) уменьшится в два раза.
1.1.9. Расстояние между электрическими зарядами возросло в три раза. Как должны изменится величины зарядов q1и q2, чтобы сила взаимодействия между ними возросла в девять раз?
a) увеличиться в три раза;
b) уменьшиться в три раза;
c) увеличиться в девять раз.
Электрическое поле каких зарядов изображено на рисунке?
Потенциал и напряженность электрического поля
1.2.1. Сформулируйте определения:
Потенциал электрического поля –это отношение потенциальной энергии зарядов поля к этому заряду.
Напряжение— это физическая величина, характеризующая работу электрическое поле по перемещению электрического заряда (разность потенциалов).
Напряженность электрического поля -это физическая величина определяемая силой с которой поле действует на единичный точечный заряд помещенный в эту точку.
В каких единицах измеряется электрический потенциал?
1.2.3. Как определить работу по переносу заряда из одной точки электрического поля в другую?Ответ: A=q(φ1-φ2)
1.2.5. Потенциал электрического поля в точке А составляет 60 В, а в точке Б – 7 В. Заряд q = 6 Кл перенесен из точки А в точку Б. Какая при этом совершена работа.
1.2.6. Вычислите напряженность двух различных электрических полей, действующих на заряд q = 0,004 Кл с силами F1 = 0,018 Н и F2 = 0,012 Н.
| Дано: | Решение: |
| q = 0,004 Кл F1 = 0,018 Н 1.2.7. F2 = 0,012 Н | E=    |
| Найти: E1-? E2-? | |
| Ответ: | 4,5B/м; 3 B/м |
Определите напряженность электрического поля плоского конденсатора, если расстояние между пластинами 2 мм, а напряжение 220 В.
Электрическая емкость
От чего зависит емкость конденсатора?
Ответ: от геометрических размеров и диэлектрика
Как влияет диэлектрик на емкость конденсаторов?
Ответ: С увеличением диэлектрической проницаемости диэлектрика емкость увеличивается.
В каком случае необходимо применять последовательное соединение конденсаторов?
Ответ: если нужно уменьшить емкость конденсатор
1.3.4. Заполните таблицу.
Определите эквивалентную емкость соединения конденсаторов, схема которых приведена на рисунке, если все конденсаторы имеют емкость по 5 мкФ.
Определите эквивалентную емкость конденсаторов, схема включения которых представлена на рисунке, если все конденсаторы имеют емкость по 10 мкФ.
Каковы формы проявления электромагнитного поля ответ
F1=
Какое явление определяется с помощью закона Кулона?
Ответ: силу взаимодействия между неподвижными электрическими зарядами.
Каковы формы проявления электромагнитного поля?
Ответ: действие на магнитную стрелку (её отклонение)
При каких условиях электрическое поле называют электростатическим?
Ответ: при условии, что поле создается неподвижными зарядами.
Что произойдет с силой взаимодействия между двумя зарядами если их из воздуха перенести в воду?
Ответ: уменьшиться в E раз.
Выберите правильный ответ:
1.1.8. Два заряда, находящихся на расстоянии 10 см друг от друга, помещены в керосин (ε = 2). Как изменится сила взаимодействия этих зарядов в вакууме? Если взаимное расположение этих зарядов сохраняется.
a) увеличится в два раза;
c) уменьшится в два раза.
1.1.9. Расстояние между электрическими зарядами возросло в три раза. Как должны изменится величины зарядов q1и q2, чтобы сила взаимодействия между ними возросла в девять раз?
a) увеличиться в три раза;
b) уменьшиться в три раза;
c) увеличиться в девять раз.
Электрическое поле каких зарядов изображено на рисунке?
Потенциал и напряженность электрического поля
1.2.1. Сформулируйте определения:
Потенциал электрического поля –это отношение потенциальной энергии зарядов поля к этому заряду.
Напряжение— это физическая величина, характеризующая работу электрическое поле по перемещению электрического заряда (разность потенциалов).
Напряженность электрического поля -это физическая величина определяемая силой с которой поле действует на единичный точечный заряд помещенный в эту точку.
В каких единицах измеряется электрический потенциал?
1.2.3. Как определить работу по переносу заряда из одной точки электрического поля в другую?Ответ: A=q(φ1-φ2)
1.2.5. Потенциал электрического поля в точке А составляет 60 В, а в точке Б – 7 В. Заряд q = 6 Кл перенесен из точки А в точку Б. Какая при этом совершена работа.
1.2.6. Вычислите напряженность двух различных электрических полей, действующих на заряд q = 0,004 Кл с силами F1 = 0,018 Н и F2 = 0,012 Н.
| Дано: | Решение: |
| q = 0,004 Кл F1 = 0,018 Н 1.2.7. F2 = 0,012 Н | E= |
| Найти: E1-? E2-? | |
| Ответ: | 4,5B/м; 3 B/м |
Определите напряженность электрического поля плоского конденсатора, если расстояние между пластинами 2 мм, а напряжение 220 В.
Электрическая емкость
От чего зависит емкость конденсатора?
Ответ: от геометрических размеров и диэлектрика
Как влияет диэлектрик на емкость конденсаторов?
Ответ: С увеличением диэлектрической проницаемости диэлектрика емкость увеличивается.
В каком случае необходимо применять последовательное соединение конденсаторов?
Ответ: если нужно уменьшить емкость конденсатор
1.3.4. Заполните таблицу.
Определите эквивалентную емкость соединения конденсаторов, схема которых приведена на рисунке, если все конденсаторы имеют емкость по 5 мкФ.
Определите эквивалентную емкость конденсаторов, схема включения которых представлена на рисунке, если все конденсаторы имеют емкость по 10 мкФ.
Работа добавлена на сайт samzan.ru: 2016-03-05
«>Тема №1: « Понятие об электромагнитном поле. Электрический заряд. Закон сохранения электрического заряда. Взаимодействие зарядов. Закон Кулона.»
» xml:lang=»en-US» lang=»en-US»>I «> Предварительный устный опрос.
«>- Назовите 4 основных фундаментальных взаимодействия.
«>- Какое взаимодействие называется электромагнитным?
«>- Какие силы в механике относятся к электромагнитным?
«>- Чем объясняется возможность взаимодействия заряженных тел на расстоянии?
«>- Что такое электромагнитное поле?
«>- Чем отличаются заряженные тела от незаряженных?
» xml:lang=»en-US» lang=»en-US»>II «> Объяснение новой темы.
«>1 Понятие об электромагнитном поле.
«>В 60-х годах » xml:lang=»en-US» lang=»en-US»>XIX «> в. Джеймс Клерк Максвелл разработал теорию электромагнитного поля, согласно которой «>переменное электрическое поле порождает переменное магнитное поле «>. Эти поля имеют вихревой характер: силовые линии порождающего поля концентрически охвачены силовыми линиями порождаемого поля. В результате образуется система «переплетённых» между собой электрических и магнитных полей.
«>Магнитное поле всегда возникает вокруг проводников, по которым текут токи. Силовые линии магнитного поля всегда замкнуты, откуда следует, что электрические токи, порождающие магнитное поле, тоже «> «>должны быть замкнуты.
«>электрическое и магнитное поля взаимосвязаны: изменение одного из них порождает другое. Эти поля проявление единого электромагнитного поля.
«>Электромагнитное поле особая форма материи. Оно существует реально, т.е. независимо от нас, от наших знаний о нём.
«>Любой заряд, независимо от наличия других зарядов, всегда имеет электрическое поле. Если заряд неподвижен, электрическое поле называется электростатическим.
«>Электростатическое поле не меняется во времени и создаётся только электрическими зарядами.
«>2 Электрический заряд
«>Способность частиц или тел к электромагнитному взаимодействию характеризует электрический заряд.
«>Электрический заряд физическая величина, определяющая силу электромагнитного взаимодействия.
«>Единица измерения электрического заряда Кулон (Кл).
«>Существует два вида электрических зарядов положительные и отрицательные.
«> Выбор названия этих зарядов был исторической случайностью. Заряд, который назвали положительным, с тем же успехом можно было назвать и отрицательным. Носителями зарядов могут быть элементарные частицы, атомы, молекулы, макроскопические тела.
«> Экспериментально было установлено, что существует минимальная величина электрического заряда, одинаковая по модулю для положительных и отрицательных зарядов. Отделить часть этого заряда невозможно. Наименьший электрический заряд имеют элементарные частицы: протон обладает наименьшим положительным зарядом (+е), электрон минимальным отрицательным зарядом (-е).
«> Результирующая величина заряда атома или молекулы складывается из заряда протонов и электронов, входящих в их состав:
» xml:lang=»en-US» lang=»en-US»>Q «> = » xml:lang=»en-US» lang=»en-US»>ne «>,
«>где » xml:lang=»en-US» lang=»en-US»>n «> целое число, е 1,6∙10 ;vertical-align:super»>-19 «>Кл.
«>Суммарный заряд пропорционален величине минимального заряда.
«>Электрический заряд дискретен (квантован).
«>Минимальное различие величин любых зарядов равно е.
«> Согласно современной квантовой теории протон и нейтрон являются комбинацией других элементарных частиц кварков » xml:lang=»en-US» lang=»en-US»>u «> и » xml:lang=»en-US» lang=»en-US»>d «> » xml:lang=»en-US» lang=»en-US»>c «> зарядом +е
«>и — е соответственно.
«> Кварки, как независимые частицы, в экспериментах не наблюдались. Однако даже если будет обнаружен заряд, в 3 раза меньший заряда электрона, то и это не нарушит квантование заряда: изменится лишь величина минимального заряда.
«>3 Закон сохранения электрического заряда
«> В результате взаимного трения электронейтральных тел, образующих электрически изолированную систему, заряды перераспределяются между телами.
«>Электрически изолированная система тел система тел, через границу которой не проникают заряды.
«>Уменьшение числа электронов в одном теле равно увеличению их числа в другом. Полный заряд такой системы не изменяется, оставаясь равным нулю.
«>Закон сохранения заряда: Алгебраическая сумма зарядов электрически изолированной системы постоянна:
» xml:lang=»en-US» lang=»en-US»>Q ;vertical-align:sub»>1 «> + » xml:lang=»en-US» lang=»en-US»>Q ;vertical-align:sub»>2 «> + … + » xml:lang=»en-US» lang=»en-US»>Q ;vertical-align:sub» xml:lang=»en-US» lang=»en-US»>n «> = » xml:lang=»en-US» lang=»en-US»>const «> (1)
«>где » xml:lang=»en-US» lang=»en-US»>n «> число зарядов в системе.
«> Закон сохранения заряда выполняется и в том случае, если электрически изолированную систему образуют заряженные тела. В соответствии с законом сохранения заряда разноимённые заряды рождаются или исчезают попарно: сколько родилось (исчезло) положительных зарядов, столько родилось (исчезло) и отрицательных.
«> Закон сохранения заряда справедлив в любой инерциальной системе отсчёта. Это означает, что наблюдатели, находящиеся в различных инерциальных системах отсчёта, измеряя один и тот же заряд, получают одно и то же значение его величины.
«>4 Взаимодействие зарядов. Закон Кулона.
«> «>Первые количественные результаты по измерению силы взаимодействия зарядов были получены в 1785 г. французским учёным «>Шарлем Огюстеном Кулоном.
«> Кулон для измерения этой силы использовал крутильные весы. Их основным элементом был лёгкий изолирующий стержень (коромысло), подвешенный за его середину на серебряной упругой нити.
«> Маленькая тонкая незаряженная золотая сфера на одном конце коромысла уравновешивалась бумажным диском на другом конце. Поворотом коромысла она приводилась в контакт такой же неподвижной заряженной сферой, в результате чего её заряд делился поровну между сферами.
«> Диаметр сфер выбирался много меньше, чем расстояние между сферами, чтобы исключить влияние размеров и формы заряда на результаты измерений.
«>Точечный заряд заряженное тело, размер которого много меньше расстояния его возможного действия на другие тела.
«> Кулон определил силу взаимодействия заряженных сфер по углу поворота коромысла.
«> Разряжая сферу после измерения силы и соединяя её вновь с неподвижной сферой, Кулон уменьшал заряд на взаимодействующих сферах в 2, 4, 8,…раз.
«>Установка позволяла также изменять расстояние между заряженными сферами поворотом коромысла с помощью градуированной шкалы.
«>Закон Кулона: Сила взаимодействия между двумя неподвижными точечными зарядами, находящимися в вакууме, прямо пропорциональна произведению модулей зарядов, обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними и направлена по прямой, соединяющей заряды:
» xml:lang=»en-US» lang=»en-US»>F ;vertical-align:sub»>12 «> = » xml:lang=»en-US» lang=»en-US»>kq ;vertical-align:sub»>1 » xml:lang=»en-US» lang=»en-US»>q ;vertical-align:sub»>2 «>/ » xml:lang=»en-US» lang=»en-US»>r ;vertical-align:super»>2 «> (2)
«>где » xml:lang=»en-US» lang=»en-US»>q ;vertical-align:sub»>1 «>, » xml:lang=»en-US» lang=»en-US»>q ;vertical-align:sub»>2 «> величина зарядов, » xml:lang=»en-US» lang=»en-US»>r «> расстояние между зарядами, » xml:lang=»en-US» lang=»en-US»>k «> коэффициент пропорциональности, зависящий от выбора системы единиц.
«> В СИ единица заряда является не основной, а производной. Кулон определяют с помощью Ампера (основной единицы силы тока вСИ).
«>Кулон электрический заряд, проходящий через поперечное сечение проводника при силе тока 1А за 1 с.
» xml:lang=»en-US» lang=»en-US»>k «> = 9∙10 ;vertical-align:super»>9 «> Н∙м ;vertical-align:super»>2 «>/Кл ;vertical-align:super»>2
«>Часто его записывают в виде:
» xml:lang=»en-US» lang=»en-US»>k «> = 1/4 » xml:lang=»en-US» lang=»en-US»>πε ;vertical-align:sub»>0 «>,
«>где ε ;vertical-align:sub»>0 «> = 8,85∙10 ;vertical-align:super»>-12 «> Кл ;vertical-align:super»>2 «>/(Н∙м ;vertical-align:super»>2 «>) электрическая постоянная.
«> Согласно закону Кулона два точечных заряда по 1 Кл, расположенных в вакууме на расстоянии 1 м друг от друга, взаимодействуют с силой
» xml:lang=»en-US» lang=»en-US»>F «> = 9∙10 ;vertical-align:super»>9 «> Н,
«>примерно равной весу египетских пирамид.
«> Из этой оценки ясно, что Кулон очень большая единица заряда. На практике поэтому обычно пользуются дольными единицами Кулона:
«>1 мкКл = 10 ;vertical-align:super»>-6 «> Кл,
«>1 мКл = 10 ;vertical-align:super»>-3 «> Кл.
» xml:lang=»en-US» lang=»en-US»>III «> Задачи на закрепление темы
«>1 Определите силу взаимодействия двух одинаковых точечных зарядов по
«>1 мкКл, находящихся на расстоянии 30 см друг от друга.
«>2 Сила взаимодействия двух одинаковых точечных зарядов, находящихся на расстоянии 0,5 м, равна 3,6 Н. Найдите величины этих зарядов.
«>3 Два одинаковых шарика массой 44,1 г подвешены на нитях длиной 0,5 м. При сообщении шарикам одинаковых избыточных зарядов они оттолкнулись друг от друга так, что угол между нитями стал равным 90 ;vertical-align:super»>0 «>. Найдите величины избыточных зарядов на шариках.
«>4 Согласно классической модели атома водорода, электрон вращается вокруг протона по круговой орбите радиусом » xml:lang=»en-US» lang=»en-US»>r «> = 5.3∙10 ;vertical-align:super»>-11 «>м. Найдите период обращения электрона, его угловую и линейную скорости. Масса электрона
» xml:lang=»en-US» lang=»en-US»>m ;vertical-align:sub» xml:lang=»en-US» lang=»en-US»>e » xml:lang=»en-US» lang=»en-US»> = 9 «>,1∙10 ;vertical-align:super»>-31 «> кг.
Узнать стоимость написания работы —>
Материалы собраны группой SamZan и находятся в свободном доступе
Электромагнитное поле, особая форма материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между электрически заряженными частицами. Электромагнитные явления протекают одинаково во всех инерциальных системах отсчёта, то есть удовлетворяют принципу относительности.
Поле является переносчиком взаимодействия, в частности, переносчиком электромагнитных взаимодействий является электромагнитное поле. Что такое поле? Опять таки первичное понятие, невозможно его выразить более простыми словами. Надо понимать так: имеем частицу заряженную, одну единственную, и то, что создаёт частица в пространстве, это и есть электромагнитное поле. Некоторые формы этого электромагнитного поля мы видим, свет есть проявление электромагнитного поля. Другая заряженная частица погружена в это поле и взаимодействует с этим полем там, где она находится. Электромагнитное поле — это переносчик электромагнитного взаимодействия.
Электромагнитное поле (эмп).
Электромагнитное поле создается зарядами. Электромагнитное поле, особая форма материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между электрически заряженными частицами.
Основными величинами, определяющими электромагнитное поле, являются вектор электрической напряженности поля Е и вектор магнитной напряженности поля Н. Эти векторы являются функциями времени 
и координат в пространстве, описываемых радиус-векторомr. (Трофимова Т.И. Курс физики: учебное пособие для вузов. стр. 252)
Особенностью электромагнитных волн является наличие трёх взаимно перпендикулярных векторов: волнового вектора, вектора напряжённости электрического поля E и вектора напряжённости магнитного поля H.
По определению, электромагнитное поле — это совокупность электрических и магнитных полей, которые могут переходить друг в друга. Физические причины существования электромагнитного поля связаны с тем, что изменяющееся во времени электрическое поле порождает магнитное поле, а изменяющееся магнитное — вихревое электрическое поле. Электромагнитное поле неподвижных или равномерно движущихся заряженных частиц неразрывно связано с этими частицами. При ускоренном движении заряженных частиц, электромагнитное поле «отрывается» от них и существует независимо в форме электромагнитных волн, не исчезая с устранением источника.
Электромагнитные волны — это распространяющиеся в пространстве с конечной скоростью электромагнитное поле.
Электромагнитные волны характеризуются длиной волны. Источник, генерирующий излучение, а по сути создающий электромагнитные колебания, характеризуются понятием частота. Классификация электромагнитных волн по частотам приведена в таблице. (Трофимова Т.И. Курс физики: учебное пособие для вузов. стр. 253)
Электромагнитное поле
Из Википедии — свободной энциклопедии
Электромагни́тное по́ле — фундаментальное физическое поле, взаимодействующее с электрически заряженными телами, а также с телами, имеющими собственные дипольные и мультипольные электрические и магнитные моменты. Представляет собой совокупность электрического и магнитного полей, которые могут, при определённых условиях, порождать друг друга, а по сути являются одной сущностью, формализуемой через тензор электромагнитного поля.
Электромагнитное поле (и его изменение со временем) описывается в электродинамике в классическом приближении посредством системы уравнений Максвелла. При переходе от одной инерциальной системы отсчета к другой электрическое и магнитное поле в новой системе отсчета — каждое зависит от обоих — электрического и магнитного — в старой, и это ещё одна из причин, заставляющая рассматривать электрическое и магнитное поля как проявления единого электромагнитного поля.
В современной формулировке электромагнитное поле представлено тензором электромагнитного поля, компонентами которого являются три компоненты напряжённости электрического поля и три компоненты напряжённости магнитного поля (или — магнитной индукции) [
Действие электромагнитного поля на заряженные тела описывается в классическом приближении посредством силы Лоренца.
Квантовые свойства электромагнитного поля и его взаимодействия с заряженными частицами (а также квантовые поправки к классическому приближению) — предмет квантовой электродинамики, хотя часть квантовых свойств электромагнитного поля более или менее удовлетворительно описывается упрощённой квантовой теорией, исторически возникшей заметно раньше.
Возмущение электромагнитного поля, распространяющееся в пространстве, называется электромагнитной волной (электромагнитными волнами) [
Содержание:
Электромагнитное поле:
Карта электромагнитного поля:
Электрический заряд и электромагнитное поле
При трении тел друг о друга на них возникают электрические заряды. В этом случае говорят, что тело наэлектризовано, оно получило электрический заряд, или оно потеряло электрический заряд.
Электрическое взаимодействие между наэлектризованными телами в зависимости от знаков их зарядов может носить характер притяжения или отталкивания:
В природе существуют заряды двух видов: положительный электрический заряд (+) и отрицательный электрический заряд (-). Заряды одинакового знака отталкиваются друг от друга, а заряды разного знака притягиваются друг к другу. Тела, не обладающие избытком электрического заряда, называют электрически нейтральными, или незаряженными телами.
Электрический заряд обозначают буквой q. За единицу измерения электрического заряда в СИ принят 1 кулон, названный так в честь французского ученого Шарля Кулона: [q] = 1 Кл.
Вещества, продолжительное время сохраняющие свои магнитные свойства, называются постоянными магнитами или просто магнитами. Каждый магнит имеет два полюса: северный (N) и южный (S). Одноименные полюсы магнита отталкиваются, разноименные полюсы магнита притягиваются.
Индукция магнитного поля (или магнитная индукция) является силовой характеристикой этого поля. Направление вектора магнитной индукции в данной точке магнитного поля совпадает с направлением северного полюса магнитной стрелки, помещенной в эту точку поля.
Было выяснено, что при полете пчела заряжается положительно. А цветы обладают отрицательным зарядом. Поэтому, когда пчела садится на цветок, ее пыльца прилипает к пчеле. Самым интересным является то, что после контакта пчелы с цветком электромагнитное поле растения меняется. Это изменение как будто подает знаки другим пчелам, находящимся в воздухе: «На этом цветке нет пыльцы!».
Электрический заряд
Электрический заряд — это свойство тел и частиц создавать вокруг себя электромагнитное ноле. Электрический заряд принят также количественной мерой измерения этого свойства тел.
Взаимодействие между заряженными частицами называется электромагнитным взаимодействием. Например, когда говорят, что протон несет положительный заряд, а электрон несет отрицательный заряд, то можно с уверенностью говорить о наличии электромагнитного взаимодействия между ними. Между незаряженными (электрически нейтральными) частицами не существует электромагнитного взаимодействия. Поэтому говорят: Электрический заряд определяет интенсивность электромагнитного взаимодействия.
Электрический заряд обладает следующими особенностями:
1. Электрический заряд дискретен (не непрерывен, делим) — электрический заряд любого тела кратен целому числу элементарных зарядов:
Абсолютное значение наименьшего электрического заряда в природе называют элементарным зарядом. Элементарный заряд обозначают буквой е, численное его значение равно абсолютному значению заряда электрона или протона:
Дискретность заряда позволяет ему равномерно распределяться по поверхности проводника. Предположим, что заряд равномерно распределился по поверхности площадью S.
Величина, численно равная электрическому заряду, приходящемуся на единицу площади поверхности, называется поверхностной плотностью электрического заряда (
):
Единицей поверхностной плотности электрического заряда в СИ является:
Электромагнитное поле
Раздел физики, в котором изучаются электрические и магнитные явления, проявляющиеся при движении и взаимодействии электрических зарядов, называется электродинамикой.
Силу, с которой электромагнитное поле действует на заряд, покоящийся в данной инерциальной системе отсчета, называют электрической. Электрическая сила всегда прямо пропорциональна количественному значению заряда, помещенного в данную точку поля: 
На электрический заряд, движущийся в данной инерциальной системе отсчета, электромагнитное поле действует, кроме электрической силы, ещё с силой, называемой магнитной силой. Магнитная сила прямо пропорциональна и значению движущегося заряда, и проекции скорости заряда, перпендикулярной вектору магнитной индукции: 
Поэтому на электрический заряд, движущийся в электромагнитном поле, действует результирующая сила, равная сумме электрической и магнитной сил. Эту силу называют обобщенной силой Лоренца:
Напряженность электростатического поля
Поле, созданное неподвижными электрическими зарядами, называется электростатическим.
Единица измерения напряженности электрического поля в СИ: 
Электрическая сила равна произведению напряженности электрического поля на величину помещенного в поле заряда: 
Закон Кулона: сила взаимодействия двух неподвижных точечных электрических зарядов в вакууме прямо пропорциональна произведению модулей этих зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними:
Учитывая кулоновскую силу в формуле напряженности, выясняем, от каких величин зависит напряженность электрического поля.
Модуль напряженности электрического поля, создаваемого точечным зарядом 
в данной точке, прямо пропорционален величине этого заряда и обратно пропорционален квадрату расстояния до этой точки:
Одной из задач электродинамики является определение силовой характеристики электростатического поля, созданного данным электрическим зарядом. Одним из особых состояний электромагнитного поля является создаваемое неподвижным зарядом электростатическое поле.
Электрическое поле — это электромагнитное поле, в котором 
относительно данной системы отсчета. Электрическое поле, созданное покоящимися относительно данной системы отсчета электрическими зарядами, называется электростатическим. В дальнейшем для упрощения, называя поле электрическим, будем подразумевать, что это электростатическое поле.
Электрическое иоле может быть однородным и неоднородным.
Однородное электрическое поле — поле, в каждой точке которого численное значение и направление напряженности электрического поля одинаковы. В противном случае поле неоднородное.
Например, поле между двумя параллельными пластинами, одна из которых обладает положительным, а другая таким же но модулю отрицательным зарядом, является однородным (а), а электрическое поле, создаваемое точечным зарядом, является неоднородным (b).
Напряженность электрического поля, создаваемого точечным электрическим зарядом в вакууме и в среде. Известно, что при внесении пробного заряда в электрическое поле точечного заряда в вакууме между зарядами возникает кулоновское взаимодействие.
Силы взаимодействия двух точечных электрических зарядов прямо пропорциональны произведению модулей зарядов, обратно пропорциональны квадрату расстояния между ними и направлены вдоль прямой, соединяющей эти заряды (с).
Здесь 
— коэффициент пропорциональности, равный
Эта постоянная показывает, что два точечных заряда по 1 Кл каждый, находящиеся в вакууме на расстоянии 1 м друг от друга, взаимодействуют с силой 9•10 9 Н.
Здесь 
— электрическая постоянная: 
Таким образом, на основе закона Кулона можно определить модуль напряженности электрического поля, созданного в вакууме зарядом в любой точке на расстоянии 
от источника поля:
Напряженность в данной точке электрического поля, созданного точечным зарядом в вакууме, прямо пропорциональна величине этого заряда и обратно пропорциональна квадрату расстояния от источника поля до этой точки.
Для электрических полей выполняется принцип суперпозиции.
Напряженность результирующего электрического поля в данной точке пространства, создаваемого несколькими электрическими зарядами, равна геометрической сумме напряженностей отдельных полей:
На рисунке изображена схема определения напряженности результирующего ноля в точке А, созданного двумя точечными зарядами (е). 
В среде (внутри однородного диэлектрика) кулоновская сила взаимодействия зарядов слабее по сравнению с силой их взаимодействия в вакууме в 
раз:
Здесь — величина, называемая диэлектрической проницаемостью среды и показывающая, во сколько раз кулоновская сила взаимодействия двух электрических зарядов в среде меньше, чем в вакууме при неизменном расстоянии между ними:
Напряженность электрического поля в среде меньше, чем в вакууме, в раз:
Значит, диэлектрическая проницаемость среды также является физической величиной, показывающей, во сколько раз напряженность электрического поля, созданного электрическим зарядом в данной точке внутри однородного диэлектрика, меньше, чем в вакууме:
Диэлектрическая проницаемость различных сред различна. Например, для дистиллированной воды =81 (для вакуума = 1).
Работа однородного электрического поля
Энергетическая характеристика электрического поля называется электрическим напряжением или просто напряжением.
Скалярная величина, показывающая, какую работу совершило электрическое поле при перемещении единичного заряда из одной точки поля в другую, называется электрическим напряжением между этими точками поля:
Единицей измерения напряжения в СИ является вольт: 
Механическая работа — скалярная физическая величина, равная произведению модуля силы, действующей на тело, модуля перемещения тела и косинуса угла между векторами силы и перемещения:
Работа силы тяжести в гравитационном поле Земли: 
Работа силы тяжести не зависит от формы траектории движения тела, она зависит от разности уровней начального и конечного положений центра тяжести тела.
Силы, работа которых не зависит от формы траектории движения тела, называются консервативными. Значит, сила тяжести — консервативная сила.
Это положение позволяет вывести понятие «потенциальной энергии» для системы тел, взаимодействующих с силами гравитационного взаимодействия. Так, выражение mgh в последней формуле является потенциальной энергией взаимодействия Земли и тела, находящегося на высоте h от поверхности Земли:
Работа силы тяжести равна изменению потенциальной энергии тела, взятому с противоположным знаком:
Работа однородного электрического поля:
Работа однородного электрического поля, в котором положительный пробный заряд под действием постоянной электрической силы 
совершает перемещение 
между двумя точками поля, равна (а):
Здесь 
— угол между силовой линией поля и вектором перемещения заряда.
Так как проекция вектора перемещения на силовую линию равна 
то работа поля будет равна:
Работа однородного электрического поля при перемещении пробного положительного заряда равна произведению модуля этого заряда на модуль напряженности электрического поля и на проекцию его перемещения на направление силовых линий.
Выражение (1) можно написать и так: 
Здесь 
и 
— соответственно расстояния от отрицательной пластины до точек 1 и 2. Вследствие пропорциональности работы электрического поля величине пробного заряда отношение 
не зависит от величины пробного заряда и не зависит от траектории его движения. Это отношение зависит от электрического поля, а также от начального и конечного положений заряда в поле.
Так как работа электрической силы при переносе пробного заряда из одной точки электрического поля в другую не зависит от формы траектории, то электрическая сила является консервативной, а электрическое поле — потенциальным.
Скалярная физическая величина, равная отношению работы электрического поля при переносе электрического заряда из одной точки поля в другую к величине этого заряда, называется разностью потенциалов между этими точками, или напряжением между ними:
Здесь 
— разность потенциалов. Индексы 1 и 2 указывают на точки
поля, между которыми перемещается заряд. Единицей измерения разности потенциалов в СИ является вольт: 
Из выражения (3) можно определить работу поля при перемещении заряда между двумя его точками:
Работа электрического поля при перемещении заряда между двумя его точками равна произведению заряда на разность потенциалов (напряжение) между ними :
Сравнивая (1) и (3), получим формулу, связывающую напряженность и напряжение:
Напряженность электрического поля направлена от точки поля с большим потенциалом к точке с меньшим потенциалом.
Потенциал электрического поля
Для выражения энергетической характеристики электрического ноля в произвольной точке используется физическая величина, называемая потенциалом. Разность потенциалов между любой точкой электрического поля и точкой, принятой за нулевой потенциал, называют потенциалом поля в этой точке. Обычно вычисление потенциала производится относительно бесконечности.
Потенциал обозначается символом 
. Единицей измерения потенциала в СИ
является вольт: 
Потенциальная энергия заряда в электрическом поле. Так как электрическое поле является потенциальным, то к замкнутой системе заряд-электрическое поле можно применить теорему о потенциальной энергии.
Работа, совершенная в потенциальном поле, равна изменению потенциальной энергии системы, взятому с противоположным знаком:
Здесь 
и 
— потенциальные энергии заряда в точках 1 и 2 ноля (b).
Сравнив выражения (4) и (7), получим:
Значит, величина, определяемая отношением потенциальной энергии пробного заряда в данной точке поля к величине заряда, равна потенциалу поля.
Эквипотенциальные поверхности
Поверхность, во всех точках которой потенциал поля принимает одинаковые значения, называется эквипотенциальной. Для точечного заряда эквипотенциальными являются концентрические сферы, центры которых совпадают с местонахождением заряда (с). Для однородного электрического поля — это поверхности, перпендикулярные силовым линиям поля (d). 
Конденсатор и электрическая емкость
Конденсатор-устройство, используемое для накопления электрических зарядов. Его название происходит от латинского слова «kondensare», что означает сгущение.
Самый простой конденсатор — плоский конденсатор, состоит из двух близко расположенных параллельных металлических пластин с тонким слоем диэлектрика (например, воздуха) между ними (а). На схемах электрических цепей конденсатор обозначают как 
.
Пластины конденсатора электризуются равными по модулю зарядами противоположных знаков.
Способность конденсатора накапливать электрический заряд характеризуется физической величиной, называемой электрической ёмкостью.
Для разделения, накопления и передачи большого количества электрического заряда разных знаков используются устройства, называемые электрофорной машиной (b).
Быстро вращаясь, диски электрофорной машины трутся о воздух между ни-ми и электризуются зарядами разного знака. Заряды пластин снимаются с помощью металлических щеток и накапливаются в двух лейденских банках (1), а оттуда передаются на сферические металлические кондукторы (2). В результате на одном из кондукторов накапливается положительный, а на другом — отрицательный заряд. 
Известно, что простейшим конденсатором является плоский конденсатор, состоящий из двух параллельных пластин. Характеристикой конденсатора является электрическая ёмкость.
Единицей измерения электрической ёмкости в СИ является фарад (1Ф):
Заряд конденсатора равен модулю заряда одной из пластин конденсатора. Этот заряд прямо пропорционален напряжению на концах источника, подключенного к конденсатору:
Значит, электроёмкость является коэффициентом пропорциональности между зарядом и напряжением и не зависит ни от заряда, ни от напряжения. От чего же зависит электроёмкость?
Электрическая ёмкость плоского конденсатора зависит от площади его пластин, расстояния между пластинами и диэлектрической проницаемости вещества, находящегося между ними:
Энергия электрического поля конденсатора
Энергия однородного электрического поля между пластинами плоского заряженного конденсатора определяется нижеприведенной формулой:
Примечание. Множитель 
в выражении (5) указывает на то, что при движении пластин конденсатора в отдельности каждая из них оказывается движущейся в электрическом поле, созданным зарядом другой пластины. Напряженность поля одной пластины в 2 раза меньше напряженности электрического поля между пластинами.
Если учесть здесь выражение (2), то получаются выражения, отражающие зависимость энергии конденсатора от ёмкости и заряда конденсатора:
Если учесть выражение (3) в выражениях (6) и (7), то можно получить следующие выражения для энергии электрического поля плоского конденсатора:
Распределение энергии электрического ноля в пространстве выражается физической величиной, называемой плотностью энергии электрического поля:
Здесь 
— плотность энергии электрического поля, единица её измерения в СИ: 
Если в последнем выражении учесть формулу (8), выражения 
то станет очевидным, что плотность энергии электрического поля прямо пропорциональна квадрату напряженности поля:
Примечание. Конденсатор не может служить аккумулятором, длительное время сохраняющим в себе электрическую энергию (из-за утечки заряда). Однако он, в отличие от аккумулятора, способен мгновенно разряжаться в цепи с малым сопротивлением. Это свойство конденсатора широко используется на практике (например, во вспышках фотоаппаратов и лампах мобильных телефонов).
Соединение конденсаторов
Электрическая цепь может состоять из различных элементов: источник тока, потребители (лампа, электрический звонок, электрический нагреватель, телевизор и др.), ключ, соединительные провода. Одной из простейших цепей является последовательное соединение этих элементов.
При последовательном соединении конец каждого проводника соединяется с началом последующего.
При последовательном соединении силы токов одинаковы в любой части цепи: 
Общее напряжение цепи при последовательном соединении равно сумме напряжений отдельных участков этой цепи:
Общее сопротивление при последовательном соединении равно сумме сопротивлений отдельных ее участков:
Общее сопротивление 
цепи, состоящей из n проводников с одинаковым сопротивлением R, в n раз больше сопротивления каждого проводника: 
Параллельным называется соединение проводников, при котором начапа всех проводников соединяются в одной точке (например, в точке А), а концы в другой (например, в точке В).
Напряжения на концах параллельно соединенных проводников одинаковы: 
При параллельном соединении сила тока в неразветвленной части цепи равна сумме сил токов в отдельных ветвях цепи: 
Величина, обратная общему сопротивлению параллельно соединенных проводников, равна сумме величин, обратных сопротивлению каждого проводника:
Общее сопротивление участка цепи, состоящей из двух параллельно соединенных проводников, равно:
В соответствии с этим общее сопротивление участка цепи, состоящей из n числа параллельно соединенных проводников с одинаковым сопротивлением R, меньше сопротивления каждого из них в n раз:
На практике часто случается, что при выходе из строя бытовых приборов для срочного их ремонта отсутствуют конденсаторы с необходимым номиналом электроёмкости и напряжения. В таких случаях приходится получить необходимый номинал, используя конденсаторы различного номинала. А для этого необходимо знать правила их соединений.
С целью получения различных значений электроёмкости собирают батареи конденсаторов, соединяя их либо последовательно, либо параллельно.
Последовательное соединение конденсаторов
При последовательном соединении конденсаторов отрицательно заряженная пластина первого конденсатора соединена с положительно заряженной пластиной второго и т.д. (с).
Заряды последовательно соединенных конденсаторов одинаковы:
Общее напряжение на концах цепи, состоящей из последовательно соединенных конденсаторов, равно сумме напряжений отдельных конденсаторов:
Величина, обратная общей электроемкости батареи последовательно соединенных конденсаторов, равна сумме величин, обратных значениям электроёмкостей отдельных конденсаторов: 
Общая ёмкость цепи, состоящей из последовательно соединенных n конденсаторов одинаковой ёмкости, в n раз меньше ёмкости одного конденсатора:
Напряжение и энергия последовательно соединенных конденсаторов обратно пропорциональны их электрическим ёмкостям:
Параллельное соединение конденсаторов
При параллельном соединении положительно заряженные пластины всех конденсаторов соединяют в одной точке, а отрицательно заряженные пластины в другой точке (d).
Общий заряд параллельно соединенных конденсаторов равен сумме зарядов отдельных конденсаторов:
Напряжения на концах параллельно соединенных конденсаторов одинаковы:
Общая электроёмкость батареи параллельно соединенных конденсаторов равна сумме электроёмкостей отдельных конденсаторов:
Общая электроёмкость n числа параллельно соединенных одинаковых конденсаторов в n раз больше электроёмкости одного конденсатора:
Электрические заряды и энергии параллельно соединенных конденсаторов прямо пропорциональны их электроёмкостям:
Движение заряженных частиц в магнитном поле
При равномерном движении по окружности линейная скорость материальной точки численно равна отношению пройденного пути ко времени, за которое этот путь пройден: 
При равномерном движении по окружности модуль центростремительного ускорения материальной точки равен отношению квадрата линейной скорости к радиусу окружности: 
Сила, с которой магнитное поле действует на движущуюся заряженную частицу, называется силой Лоренца: 
Если заряженная частица влетает в магнитное поле в направлении, перпендикулярном линиям индукции, то сила Лоренца принимает максимальное значение:
Сила Лоренца перпендикулярна векторам 
и 
её направление определяется правилом левой руки.
Правило левой руки для определения направления силы Лоренца
Правило левой руки для определения направления силы Лоренца: левую руку следует расположить в магнитном поле так, чтобы вектор магнитной индукции 
входил в ладонь, а четыре пальца были направлены по движению положительного заряда (против движения отрицательного заряда), тогда отогнутый на 90 о большой палец покажет направление действующей на заряд силы Лоренца.
Вблизи Северного и Южного полюсов Земли наблюдаются очень красивые природные явления, называемые «полярным сиянием». Причиной возникновения полярного сияния является действие магнитного поля Земли на поток заряженных частиц в атмосфере. 
Магнитное поле — это электромагнитное поле, индукция магнитного поля которого относительно данной системы отсчета отлична от нуля 
напряженность электрического поля которого равна нулю 
На заряженную частицу, движущуюся в магнитном поле, действует сила Лоренца:
Так как направление силы Лоренца перпендикулярно направлению скорости частицы 
то эта сила не совершает работы: 
По этой причине сила Лоренца не может изменить модуль скорости и импульса частицы, а также ее кинетическую энергию. Она способна изменить лишь направление движения частицы. Согласно II закону Ньютона, уравнение движения заряженной частицы в неизменном во времени однородном магнитном поле (при условии 
) имеет вид:
Если частица влетает в поле в направлении, перпендикулярном силовым линиям поля 
то на неё действует максимальная сила Лоренца (sin 90° = 1):
В этом случае уравнение движения частицы:
Сообщая телу центростремительное ускорение (так как 
), сила Лоренца заставляет его вращаться по окружности радиусом R (b):
Уравнение движения частицы преобразуется: 
Из выражения (4) можно выяснить, от каких величин зависит радиус окружности, по которой вращается частица:
Радиус окружности, которую описывает заряженная частица в однородном магнитном поле, прямо пропорционален модулю скорости его движения (импульса) и обратно пропорционален модулю вектора магнитной индукции поля.
Период обращения частицы по окружности зависит от массы частицы, величины заряда и модуля индукции магнитного поля:
Кстати:
Прибор, используемый для определения массы частицы, называется «масс-спектрограф». Принцип его работы заключается в следующем: вакуумная камера прибора помещается в однородное магнитное поле (вектор его индукции направлен к нам перпендикулярно плоскости рисунка). Заряженные частицы сначала ускоряются электрическим полем, а затем, отклоняясь магнитным полем, описывают дугу, оставляя след на фотопластинке (с). Радиус кривизны дуги измеряется. Это позволяет точно вычислить массу частицы с известным значением заряда.
Действие магнитного поля на проводник с током
Направление вектора индукции магнитного поля, созданного электрическим током, удобно определять правилом правого буравчика: если направление поступательного движения буравчика совпадает с направлением тока в проводнике, то направление вращения ручки буравчика показывает направление вектора индукции магнитного поля, созданного этим током (1). Направление вектора индукции магнитного поля кругового тока также определяется правилом правого буравчика: если вращать рукоятку буравчика по направлению кругового тока, то направление поступательного движения буравчика покажет направление вектора индукции магнитного поля, созданного током (2).
При помещении проводника с током в однородное магнитное поле модуль действующей на него силы Ампера равен произведению модуля индукции магнитного поля, длины этого проводника, силы тока в нем и синуса угла между направлением тока и вектором магнитной индукции:
Направление силы Ампера определяется правилом левой руки: если расположить левую руку в магнитном поле так, чтобы линии магнитной индукции были направлены в ладонь, а четыре пальца были вытянуты по направлению тока, то отведенный под 90 о большой палец укажет направление силы Ампера.
В начале XIX века один из основоположников математической теории электромагнетизма, немецкий математик и физик Карл Фридрих Гаусс (1777-1855) разработал теорию электромагнитной пушки, называемой «пушкой Гаусса». Принцип её работы основан на взаимодействии катушки с током и железного снаряда (постоянный магнит). На рисунке изображены модель пушки Гаусса и схема принципа его работы (а).
Магнитное поле действует с определенной силой на любой проводник с током (пробный ток), помещенный в это поле. Модуль этой силы, называемой силой Ампера, равен произведению силы тока в проводнике, модуля вектора магнитной индукции, длины проводника и синуса угла между направлением тока и вектором индукции магнитного поля:
Известно, что направление силы Ампера определяется правилом левой руки. Если проводник с током перпендикулярен вектору магнитной индукции (sin90°=l), то сила Ампера принимает максимальное значение:
Индукция магнитного поля — векторная величина, численно равная максимальной силе, действующей на элемент тока (
), помещенный в это поле:
За направление вектора магнитной индукции в данной точке поля принимают направление, которое указывает северный полюс свободной магнитной стрелки, помещенной в эту точку поля (с). Единицей измерения магнитной индукции в СИ является тесла (Тл):
1 тесла — индукция такого магнитного поля, которое на проводник длиной 1 м, расположенный перпендикулярно линиям магнитной индукции, и силой тока 1 А, действует с силой 1 Н.
Магнитное поле, в каждой точке которого числовое значение и направление вектора магнитной индукции 
одинаковы, называется однородным магнитным полем.
Для магнитного поля выполняется принцип суперпозиции: вектор индукции результирующего магнитного поля, созданного несколькими проводниками с током, равен геометрической сумме векторов индукции отдельных магнитных полей, созданных этими проводниками: 
С целью визуализации магнитного поля его изображают с помощью линий магнитной индукции (силовые линии поля) (d):
Линии индукции магнитного поля замкнутые, они не имеют ни начала, ни конца.
Поле, силовые линии которого являются замкнутыми, называют вихревым.
Применение силы Ампера в электроизмерительных приборах
Принцип работы приборов магнитоэлектрической системы основан на взаимодействии магнитного поля постоянного магнита с магнитным полем, возникающим вследствие прохождения измеряемого тока через проводящую рамку (е).
Принцип работы прибора электромагнитной системы основан на взаимодействии магнитного поля, возникающего в результате прохождения измеряемого тока через неподвижную катушку, с подвижным стальным сердечником, помещенным в это поле (f).
Принцип действия прибора электродинамической системы основан на взаимодействии магнитных полей токов, протекающих по неподвижной и подвижной катушкам (или системам катушек) (g).
Магнитный поток и явление электромагнитной индукции
После проведения многочисленных опытов М. Фарадей в 1831 году установил, что изменения магнитного поля приводят к возникновению электрического тока в замкнутом проводящем контуре.
Возникновение переменного магнитного поля всегда сопровождается созданием в окружающем пространстве вихревого электрического поля.
Вихревое электрическое поле отличается от электростатического:
В 1833 году русский физик Э. Ленц установил общее правило определения направления индукционного тока, так называемое правило Ленца:
Индукционный ток принимает такое направление, что созданное им магнитное поле противодействует тому изменению внешнего магнитного поля, которое стало причиной возникновения тока.
При усилении внешнего магнитного поля магнитное поле индукционного тока ослабляет это изменение — вектор индукции магнитного поля индукционного тока направлен против вектора индукции внешнего магнитного поля (1).
При ослаблении внешнего магнитного поля магнитное поле индукционного тока препятствует изменению, то есть стремится к тому, чтобы это поле не ослабло. Вектор индукции магнитного поля индукционного тока направлен так же, как и вектор индукции внешнего магнитного поля (2). 
Магнитный поток
Если поместить замкнутый контур (рамку) в однородное магнитное поле, то через площадь S, ограниченную этим контуром, проходит определенное количество линий магнитной индукции (с). Величину, прямо пропорциональную числу этих линий индукции, называют потоком магнитной индукции, или просто магнитным потоком.
Магнитный поток относится к скалярным величинам, которые могут принимать положительные, отрицательные значения, а также равняться нулю:
Единицей измерения магнитного потока в СИ является вебер (1 Вб):
Явление электромагнитной индукции
В 1831 году английский ученый Майкл Фарадей (1791-1867) открыл явление электромагнитной индукции и показал существование взаимосвязи между электрическим и магнитным полем.
Вы знаете, что при введении в катушку, соединенную с гальванометром, постоянного магнита, и выведении его из катушки в витках катушки возникает индукционный ток. А если магнит неподвижен внутри катушки или совершает вращательное движение внутри катушки, то ток не возникает. Значит, причиной возникновения индукционного тока является изменение магнитного потока, пронизывающего контур (d и е).
Возникновение электрического тока в проводящем контуре в результате изменений магнитного потока, пронизывающего площадь, ограниченную этим контуром, называют явлением электромагнитной индукции.
Направление индукционного тока зависит от того, увеличивается или уменьшается пронизывающий контур магнитный поток.
Правило правого буравчика для кругового тока
Правило правого буравчика для кругового тока: при вращении рукоятки буравчика по направлению кругового тока направление его поступательного движения совпадает с направлением вектора индукции магнитного поля внутри кругового тока (f).
2. Магнитный поток уменьшается 
Это случай, когда магнит выводится из катушки. В результате магнитный поток уменьшается. Возникающий в контуре индукционный ток принимает такое направление, при котором вектор индукции 
его собственного магнитного ноля направлен так же, как и вектор индукции внешнего магнитного поля 
. В этом случае магнит и контур притягиваются, как магниты, противоположными полюсами (см. е). На основе правила правого буравчика устанавливается, что индукционный ток направлен против направления вращения стрелки часов.
Итак, возникающий в замкнутом проводящем контуре индукционный ток всегда направлен так, что его собственное магнитное поле препятствует тем изменениям внешнего магнитного поля, которые стали причиной возникновения этого тока.
Это правило Ленца, позволяющее определить направление индукционного тока.
Закон электромагнитном индукции
Упорядоченное движение заряженных частиц называется электрическим током.
Для существования непрерывного электрического тока в проводнике необходимо выполнение следующих условий: наличие в проводнике заряженных частиц (носителей заряда), способных свободно перемещаться по проводнику; действие электрической силы, способной перемещать эти частицы в определенном направлении; проводник (цепь, состоящая из проводников), по которому проходит электрический ток, должен быть замкнутым.
За направление электрического тока условно принято направление вектора напряженности электрического поля внутри проводника.
За направление электрического тока принято направление движения положительных зарядов (против направления движения свободных электронов).
Зависимость силы тока в данном проводнике от напряжения на его концах проводника и от его сопротивления выражается законом Ома для участка цепи постоянного тока.
Сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению:
Индукционный ток, как и любой другой, создается электрическим полем.
Существование переменного магнитного поля всегда сопровождается появлением в окружающем пространстве вихревого электрического поля. Именно вихревое электрическое поле (а не переменное магнитное) действует на свободные электроны в замкнутом контуре и способствует возникновению индукционного тока в нем.
Вихревое электрическое поле существенно отличается от электростатического:
Вихревое электрическое поле и ЭДС индукции
Электродвижущая сила индукции — скалярная физическая величина, равная отношению работы, совершенной вихревым электрическим полем при перемещении положительного единичного заряда вдоль замкнутого контура, к величине этого заряда:
В проведенном исследовании явления электромагнитной индукции вы определили, что значение возникшего в замкнутом контуре индукционного тока пропорционально скорости изменения магнитного потока, проходящего через поверхность, ограниченную этим контуром. Значит, и электродвижущая сила индукции, создающая индукционный ток в проводящем контуре, зависит от скорости изменения внешнего магнитного потока.
Если за очень малый промежуток времени 
магнитный поток изменяется на 
то отношение 
является скоростью изменения магнитного потока.
Закон электромагнитной индукции
На основе вышесказанного можно выразить закон электромагнитной индукции:
ЭДС индукции, возникающая в замкнутом проводящем контуре, прямо пропорциональна скорости изменения магнитного потока, проходящего через ограниченную этим контуром поверхность:
Знак минус в выражении (2) указывает на то, что магнитный поток индукционного тока препятствует изменению внешнего магнитного потока, породившего индукционный ток.
Если контур состоит из N числа витков, го выражение (2) принимает вид:
Здесь 
— ЭДС индукции, единицей ее измерения является вольт (1 В):
Сила индукционного тока, возникающего в замкнутом проводящем контуре, определяется согласно закону Ома для участка цепи:
Возникающая ЭДС индукции зависит от скорости проводника, длины части проводника, находящейся в поле, и модуля вектора магнитной индукции. Это легко доказывается на основе закона электромагнитной индукции.
Представим, что проводник длиной 
переместился в магнитном поле индукцией 
на 
в направлении, перпендикулярном вектору индукции (b). ЭДС индукции, возникающая при этом в проводнике: 
Здесь принято во внимание, что 
и 
(см. b). Если вектор скорости составляет угол 
с вектором магнитной индукции, то ЭДС индукции определяется так:
Направление индукционного тока в проводнике, движущегося в магнитном иоле, удобно определять правилом правой руки:
Правую руку следует держать в магнитном поле так, чтобы вектор 
входил в ладонь, а отогнутый на 90° большой палец показывал направление движения проводника, тогда четыре вытянутых пальца укажут направление индукционного тока.
Кстати:
Принцип работы электронных счетчиков потребления, используемых в быту, основан на применении закона электромагнитной индукции. Например, в электронных счетчиках потребления воды в проводящем электрический ток потоке жидкости возникает ЭДС индукции, пропорциональная скорости жидкости. Индукционный ток в электронной части прибора преобразуется в цифровой сигнал.
ЭДС самоиндукции и энергия магнитного поля
Инертность — это свойство тел, выражающееся в том, что на изменение скорости тела всегда требуется определенное время. Явление сохранения телом состояния покоя или прямолинейного равномерного движения при отсутствии действия на тело других тел (когда действующие на тело силы уравновешивают друг друга) называется инерцией.
Мера инертности тела — его масса.
Энергия, которой обладает тело вследствие своего движения, называется кинетической энергией. Кинетическая энергия тела зависит от массы тела и модуля его скорости (не от направления):
Так как магнитные свойства разных веществ различны, то индукция магнитного поля, созданного в них одним и тем же источником поля, будет различна. Магнитные свойства веществ характеризуются величиной, называемой магнитной проницаемостью вещества.
Магнитная проницаемость вещества показывает, во сколько раз модуль индукции однородного магнитного поля В в веществе отличается от индукции этого магнитного поля в вакууме Во:
Здесь 
(мю) — магнитная проницаемость вещества. Это безразмерная величина.
Прохождение электрического тока через газ при отсутствии внешнего воздействия называется самостоятельным разрядом. Одним из видов самостоятельного газового разряда является искровой разряд.
Искровой разряд возникает в воздухе при высоком напряжении между электродами и наблюдается в виде светящихся узких каналов зигзагообразной формы. Температура в канале разряда может достигать 10 ООО °С, сила тока до 5000 А, напряжение до 10 4 В.
Кстати:
Наверно, каждый из вас наблюдал появление кратковременной искры при вынимании вилки прибора в рабочем режиме из электрической розетки. Это значит, что в воздухе между вилкой прибора и электрической розеткой возник самостоятельный разряд с напряжением несколько тысяч вольт. Такая искра иногда приводит к выводу из строя вилки или розетки.
ЭДС самоиндукции
Электрический ток, существующий в любом замкнутом контуре, создает собственное магнитное поле (находится в собственном магнитном поле). При изменении силы тока в контуре одновременно происходит изменение магнитного потока, создаваемого этим током. Изменение магнитного потока приводит к возникновению вихревого электрического поля, и в результате в этом контуре возникает ЭДС индукции.
Явление возникновения ЭДС индукции в замкнутом проводящем контуре в результате изменения силы тока в нем называют самоиндукцией.
При размыкании цепи сила тока уменьшается от максимального значения до нуля, вместе с этим уменьшается магнитный поток. Уменьшение магнитного потока приводит к возникновению в контуре ЭДС самоиндукции, которая в свою очередь создает в этом контуре индукционный ток, направленный, согласно правилу Ленца, так же, как и основной ток, и замедляющий его уменьшение (кривая ВС, b).
Здесь L является коэффициентом пропорциональности (между 
и 
) и называется индуктивностью контура (катушки).
Индуктивность зависит от геометрических размеров контура (катушки), от магнитной проницаемости среды внутри него, от числа витков. Она не зависит от силы тока в контуре и магнитного потока.
1 Гн — индуктивность такого контура (катушки), в которой при силе тока 1 А через контур проходит собственный магнитный поток 1 Вб.
Если учесть выражение (1) в законе электромагнитной индукции, то получим, что ЭДС самоиндукции прямо пропорциональна скорости изменения силы тока, проходящего через контур:
Здесь 
— ЭДС самоиндукции, 
— скорость изменения силы тока в контуре.
Энергия магнитного поля
Согласно закону сохранения энергии, работа, совершенная при создании ЭДС индукции, будет равна энергии магнитного поля, создавшего его. Для определения этой энергии удобно воспользоваться схожестью явления самоиндукции с явлением инерции. Так, индуктивность L играет такую же роль при изменениях силы тока в электромагнитных процессах, какую играет масса 
— при изменениях скорости 
в механических процессах. Тогда для энергии магнитного поля, создаваемого контуром в электромагнитных явлениях, можно принять выражение, аналогичное выражению кинетической энергии тела в механических явлениях:
Если в этом выражении учесть формулу (1), получим ещё две формулы для энергии магнитного поля:
Из теоретических вычислений получено, что плотность энергии магнитного поля прямо пропорциональна квадрату магнитной индукции и обратно пропорциональна магнитным свойствам среды:
Здесь 
— магнитная постоянная: 
При копировании любых материалов с сайта evkova.org обязательна активная ссылка на сайт www.evkova.org
Сайт создан коллективом преподавателей на некоммерческой основе для дополнительного образования молодежи
Сайт пишется, поддерживается и управляется коллективом преподавателей
Whatsapp и логотип whatsapp являются товарными знаками корпорации WhatsApp LLC.
Cайт носит информационный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой, которая определяется положениями статьи 437 Гражданского кодекса РФ. Анна Евкова не оказывает никаких услуг.