Немного упоротой физики..
Всем привет! Это мой первый пост на Пикабу (хотя слежу за новостями уже года два)) Как раз два года я хмм.. админил одну группу, готовящую к ЕГЭ по физике. Как итог, осталось много материала, который лежит и пылится. Посему появилось желание передать его в массы, вдруг кому понадобится)) Итак, первый пост, электростатика.
Итак, начну я с полезной в этой теме вещи-ЗАРЯДА. Собственно никто не знает, что это такое, само понятие заряд сравнимо с душой например. Вот вы можете ответить, что есть душа? И я не смогу. Так и заряд. Тем не менее, какое то определение заряда у меня записано.
Итак, заряд-основное понятие, которое невозможно понять. Количественная мера, физическая величина, характеризующая способность тел вступать в электромагнитные взаимодействия (еле перевел, что ж я написал на лекции)). Собственно заряд измеряется в Кулонах (дядька был такой) [Кл], и обозначается буквой q.
А теперь поконкретнее о зарядах. Собственно зарядики бывают + и -. Плюс эт конечно протоны (p), а - электроны (e). Также следует помнить, что заряд тела - суммарный заряд электронов (да и протонов тоже, об этом чуть позже). Раз тело состоит из электронов, а его заряд равен сумме зарядов электронов в нем, то получается, что q=N*|e|, где q-заряд тела, N-количество электронов в нем, а |e|-сам заряд электрона или элементарный заряд (если не прав, отпишитесь).
Итак, далее. Закон сохранения заряда. Ну, если учесть, что заряд тела складывается из элементарных зарядов, то очевидно, что заряды из мира сего никуда не денутся. Они могут прыгать с тела на тело, могут складываться, вычитаться, но вот куда то бесследно пропадать это уж простите. Разберем пример. Есть у нас ммм... ручка. Есть у нас чьи то волосы (подойдет даже скальп, если вы индеец). Потрем ручку о волосы. Что произойдет? Правильно, какой то заряд перешел с волос на ручку. Замечу, что он ПЕРЕШЕЛ, но не пропал из мира бесследно. Вывод-если у нас есть два тела, и одно отдает свой заряд другому, будет верно утверждение, что КАКОЙ ЗАРЯД ПЕРЕЙДЕТ НА ТЕЛО, ТАКОЙ ЗАРЯД И УЙДЕТ С ДРУГОГО ТЕЛА (которое этот заряд собственно и передает. Знаю, путано объясняю, уж простите)) Надеюсь, основную мысль вы все таки уловили, заряды НЕ могут появиться из ниоткуда и пропасть в никуда.
Этот пункт записан у меня в конспекте более научно. В замкнутой системе тел, заряд (эммм, чертов почерк) остается неизменен.
Далее. Сейчас будет чисто детское восприятие зарядов, так что не пугайтесь))
Итак, зарядики это солдаты. Есть солдаты белые (+), есть черные (-). Интересно то, что черные солдатики своего рода камикадзе, они могут убить белого солдатика и самоубиться)) Возьмем тело. Оно нейтрально заряжено. А это что значит? Что в принципе, на нем есть солдатики, и черные и белые, и вот как раз потому, что их равное количество, тело нейтрально (такой, своего рода, мир). Так вот, продолжаем погружаться в детство. Если белых солдатиков на теле больше, то тело заряжено положительно. Если больше черных, то отрицательно.
Собственно было замечание по поводу формулы q=N*|e|. N в этом случае и правда будет равно числу "перевешивающих" солдатиков, т.е. если тело имеет 5 черных солдатиков (пусть сейчас этими солдатиками будут электроны), то N в этой формуле будет равно 5.
Чуток, проскакал вперед, к потенциалам, ну да ладно. Забыл (каюсь) об очень захватывающей штуке, называется сила Кулона. Дядька был умный, заметил, что заряженные предметы притягиваются. Сделал выводы, рассчитал, и получил формулу Fкл=k*|q1|*|q2|/r^2, где q1 q 2-заряды тел, а r-расстояние. Ну в принципе ничего удивительного нет, чем сильнее заряжены тела, тем больше будет сила, чем больше расстояние, тем сила будет меньше).
Про солдатиков все помнят? Отлично, ибо они пока подождут в сторонке (пригодятся чуть позже). Поговорим о такой захватывающей теме, как напряженность. Что такое напряженность электрического поля? Вот я тоже не совсем понимаю, так что возьму определение из лекции поле-особый вид материи. Лично в моем понятии поле, это что то огромное (только не поле одуванчиков, хотя у меня есть склонности к лирике и романтике), вот попадешь в поле и что то будет. Важно то, что поле может создать один заряд. Напряженность (ну как видно из самого слова, что то напряженное, напряжение) это величина, которая есть у любого поля. Она естественно зависит от расстояния до заряда и конечно от величины самого заряда. Ну понятно, чем ближе к заряду, тем напряженнее будет поле, чем заряд больше, тем оно напряженнее)) (по детски говорю, но что поделаешь, не умею я красиво излагать свои мысли, хотя за 11 лет театра пора б научиться)
Напряженность поля можно найти по формуле E=kq/r^2, где q-заряд тела, r-расстояние от нужной нам точки до заряда.
Пожалуй, стоит сказать о точечном заряде (ибо вещь, кстати говоря, очень себе полезная). Это тело, размерами которого можно пренебречь .
Теперь поговорим о... ежиках?) Мне понравилось, как Паше объясняли про заряды, мол, положительный заряд-живой ежик (прям уух боевой с иголками-стрелами наружу(т.е. от себя)) отрицательный-мертвый ежик (расстреляли беднягу, все стрелы в него). Что за стрелы? Стрелы-как раз силовые линии электрического поля. Замечу, что
1) силовые линии начинаются на положительных зарядах, заканчиваются на отрицательных (вот они- ЕЖИКИ), ну и кто им мешает появляться из бесконечности и уходить туда же (ну если зарядики ну на оооочень большом расстоянии)?
2) Силовые линии НЕ ПЕРЕСЕКАЮТСЯ (если есть у нас например 2 положительных и два отрицательных, их силовые линии будут параллельными, но никак не пересекутся (учите геометрию)))
3) Силовые линии обрываются ТОЛЬКО на зарядах (ЕЖИКИ вас помнят!)
4) Чем ближе силовые линии к источнику заряда, тем "гуще". Ну возьмем заряд например, от него во все стороны силовые линии, он реальный такой ЕЖ. Возьмем одну силовую линию и будем по ней ехать от заряда. Около заряда мы видим кучу линий, едем дальше, уже меньше, еще дальше всего 3 (нашу и две соседних) еще дальше вообще только свою)
Теперь. Принцип суперпозиции. Слово то какое прям)) Что это такое? А это, друзья мои, интересная и забавная штука. Заключается она в том, что у нас есть один положительно заряженный заряд. Назовем его пробным. Есть еще 2 заряда (пусть тоже положительные, это пример). Вот засунем мы наш пробный между ними, и глянем, что будет. А будет то, что на этот заряд будут действовать две силы Кулона. Так вот, ребята. Направление напряженности поля заряда можно найти, если пихнуть рядом с ним такой пробный заряд. Куда будет действовать сила Кулона, туда и будет направлен вектор напряженности (а это векторная величина, она имеет направление). Также векторы напряженности можно складывать, как и любые нормальные векторы.
Ну вот, про заряды вроде как все. Теперь идем к потенциалу и энергии э/с поля.
Собственно, думаю, что большую часть записанного мною вам расскажут на 1-2 курсе универа. Скажу лишь, что поля бывают зависимы от времени, координаты в пространстве и от работы поля по перемещению тела от пути перемещения.
Если поле от времени не зависит ( ну мало ли, совсем совсем не зависит), то поле называют стационарным. Если зависит поле от времени, естественно не стационарное. Есть еще квазистационарное-поле, которе ну оооочень мало зависит от времени, но все таки зависит (приставка квази, это чуть чуть или почти).
Теперь про зависимость работы по перемещению тела от траектории.
Если зависимость есть (т.е. сколько проехал, такая и работа), то поле зависит ( нда..,я кэп). А если не зависит, то поле величают потенциальным.
Проведу аналогию с всеми известной потенциальной энергией. Это что? Это mgh. Разберемся. Группа ролевиков пошла в горы. Они ползут и ползут, ползут и ползут, проползли уже 2 километра... а подняли всего на 1. То есть, h увеличилась всего на 1 км, хотя проползли они 2. Или например, пойдут они параллельно земле. mgh вообще не изменится (а зачем спрашивается?), но они же ПЕРЕМЕЩАЮТСЯ. Вот и вывод, если нет зависимости работы поля по перемещению от, собственно пути ПЕРЕМЕЩЕНИЯ в поле, то оно потенциальное. Так вот, однородное электрическое поле-потенциальное.
Ну собственно, почему ж электрическое поле потенциальное? Объясняю. Возьмем однородное поле. Пусть силовые линии его будут направлены вправо. Возьмем зарядик, пихнем его в поле и протащим его под углом @ к силовым линиям. Протащили? А теперь смотрим на его перемещение. Перемещение можно расписать как перемещение по вертикали и горизонтали? А почему бы и нет. А теперь смотрим на вертикальную составляющую перемещения. Она перпендикулярна силовым линиям. А что это значит? А это значит, что расстояние от тела до источника этих линий НЕ МЕНЯЛОСЬ, значит и работы по его перемещению не было. А вот по горизонтали перемещение относительно источника линий было, значит была и работа. Ну высчитать можно по формуле F*S, F=Eq (кстати формула полезная, запомните), S это перемещение на косинус @.
Далее, нам важно то, что если есть потенциальное поле, то можно говорить и про потенциальную энергию. А эта энергия, эт что собственно? Это энергия взаимодействия тела с другими телами.
Теперь (мое любимое, ибо я таки разобрался с ним) про потенциал.
Если есть заряд, то есть и поле у него. Согласны? Если есть поле, то можно говорить о потенциальной энергии поля, согласны? А вот потенциал-это характеристика этого поля. Подробнее. Есть у нас заряд. У него есть поле. Поле потенциальное, т.е. если в него сунуть заряд, наш заряд, от которого мы смотрим поле, может радостно с ним взаимодействовать.
Далее. Потенциалы, что ж это все таки такое? Потенциал в какой то точке может показать мм "готовность" взаимодействовать с каким то телом какого то заряда. Как объяснить по другому я даже не знаю.. Важно то, что если мы будем идти вдоль по силовым линиям (и в ту сторону, куда указывают эти линии), то потенциал будет уменьшаться. Это правило всегда и везде.
Продолжение следует..
Итак, начну я с полезной в этой теме вещи-ЗАРЯДА. Собственно никто не знает, что это такое, само понятие заряд сравнимо с душой например. Вот вы можете ответить, что есть душа? И я не смогу. Так и заряд. Тем не менее, какое то определение заряда у меня записано.
Итак, заряд-основное понятие, которое невозможно понять. Количественная мера, физическая величина, характеризующая способность тел вступать в электромагнитные взаимодействия (еле перевел, что ж я написал на лекции)). Собственно заряд измеряется в Кулонах (дядька был такой) [Кл], и обозначается буквой q.
А теперь поконкретнее о зарядах. Собственно зарядики бывают + и -. Плюс эт конечно протоны (p), а - электроны (e). Также следует помнить, что заряд тела - суммарный заряд электронов (да и протонов тоже, об этом чуть позже). Раз тело состоит из электронов, а его заряд равен сумме зарядов электронов в нем, то получается, что q=N*|e|, где q-заряд тела, N-количество электронов в нем, а |e|-сам заряд электрона или элементарный заряд (если не прав, отпишитесь).
Итак, далее. Закон сохранения заряда. Ну, если учесть, что заряд тела складывается из элементарных зарядов, то очевидно, что заряды из мира сего никуда не денутся. Они могут прыгать с тела на тело, могут складываться, вычитаться, но вот куда то бесследно пропадать это уж простите. Разберем пример. Есть у нас ммм... ручка. Есть у нас чьи то волосы (подойдет даже скальп, если вы индеец). Потрем ручку о волосы. Что произойдет? Правильно, какой то заряд перешел с волос на ручку. Замечу, что он ПЕРЕШЕЛ, но не пропал из мира бесследно. Вывод-если у нас есть два тела, и одно отдает свой заряд другому, будет верно утверждение, что КАКОЙ ЗАРЯД ПЕРЕЙДЕТ НА ТЕЛО, ТАКОЙ ЗАРЯД И УЙДЕТ С ДРУГОГО ТЕЛА (которое этот заряд собственно и передает. Знаю, путано объясняю, уж простите)) Надеюсь, основную мысль вы все таки уловили, заряды НЕ могут появиться из ниоткуда и пропасть в никуда.
Этот пункт записан у меня в конспекте более научно. В замкнутой системе тел, заряд (эммм, чертов почерк) остается неизменен.
Далее. Сейчас будет чисто детское восприятие зарядов, так что не пугайтесь))
Итак, зарядики это солдаты. Есть солдаты белые (+), есть черные (-). Интересно то, что черные солдатики своего рода камикадзе, они могут убить белого солдатика и самоубиться)) Возьмем тело. Оно нейтрально заряжено. А это что значит? Что в принципе, на нем есть солдатики, и черные и белые, и вот как раз потому, что их равное количество, тело нейтрально (такой, своего рода, мир). Так вот, продолжаем погружаться в детство. Если белых солдатиков на теле больше, то тело заряжено положительно. Если больше черных, то отрицательно.
Собственно было замечание по поводу формулы q=N*|e|. N в этом случае и правда будет равно числу "перевешивающих" солдатиков, т.е. если тело имеет 5 черных солдатиков (пусть сейчас этими солдатиками будут электроны), то N в этой формуле будет равно 5.
Чуток, проскакал вперед, к потенциалам, ну да ладно. Забыл (каюсь) об очень захватывающей штуке, называется сила Кулона. Дядька был умный, заметил, что заряженные предметы притягиваются. Сделал выводы, рассчитал, и получил формулу Fкл=k*|q1|*|q2|/r^2, где q1 q 2-заряды тел, а r-расстояние. Ну в принципе ничего удивительного нет, чем сильнее заряжены тела, тем больше будет сила, чем больше расстояние, тем сила будет меньше).
Про солдатиков все помнят? Отлично, ибо они пока подождут в сторонке (пригодятся чуть позже). Поговорим о такой захватывающей теме, как напряженность. Что такое напряженность электрического поля? Вот я тоже не совсем понимаю, так что возьму определение из лекции поле-особый вид материи. Лично в моем понятии поле, это что то огромное (только не поле одуванчиков, хотя у меня есть склонности к лирике и романтике), вот попадешь в поле и что то будет. Важно то, что поле может создать один заряд. Напряженность (ну как видно из самого слова, что то напряженное, напряжение) это величина, которая есть у любого поля. Она естественно зависит от расстояния до заряда и конечно от величины самого заряда. Ну понятно, чем ближе к заряду, тем напряженнее будет поле, чем заряд больше, тем оно напряженнее)) (по детски говорю, но что поделаешь, не умею я красиво излагать свои мысли, хотя за 11 лет театра пора б научиться)
Напряженность поля можно найти по формуле E=kq/r^2, где q-заряд тела, r-расстояние от нужной нам точки до заряда.
Пожалуй, стоит сказать о точечном заряде (ибо вещь, кстати говоря, очень себе полезная). Это тело, размерами которого можно пренебречь .
Теперь поговорим о... ежиках?) Мне понравилось, как Паше объясняли про заряды, мол, положительный заряд-живой ежик (прям уух боевой с иголками-стрелами наружу(т.е. от себя)) отрицательный-мертвый ежик (расстреляли беднягу, все стрелы в него). Что за стрелы? Стрелы-как раз силовые линии электрического поля. Замечу, что
1) силовые линии начинаются на положительных зарядах, заканчиваются на отрицательных (вот они- ЕЖИКИ), ну и кто им мешает появляться из бесконечности и уходить туда же (ну если зарядики ну на оооочень большом расстоянии)?
2) Силовые линии НЕ ПЕРЕСЕКАЮТСЯ (если есть у нас например 2 положительных и два отрицательных, их силовые линии будут параллельными, но никак не пересекутся (учите геометрию)))
3) Силовые линии обрываются ТОЛЬКО на зарядах (ЕЖИКИ вас помнят!)
4) Чем ближе силовые линии к источнику заряда, тем "гуще". Ну возьмем заряд например, от него во все стороны силовые линии, он реальный такой ЕЖ. Возьмем одну силовую линию и будем по ней ехать от заряда. Около заряда мы видим кучу линий, едем дальше, уже меньше, еще дальше всего 3 (нашу и две соседних) еще дальше вообще только свою)
Теперь. Принцип суперпозиции. Слово то какое прям)) Что это такое? А это, друзья мои, интересная и забавная штука. Заключается она в том, что у нас есть один положительно заряженный заряд. Назовем его пробным. Есть еще 2 заряда (пусть тоже положительные, это пример). Вот засунем мы наш пробный между ними, и глянем, что будет. А будет то, что на этот заряд будут действовать две силы Кулона. Так вот, ребята. Направление напряженности поля заряда можно найти, если пихнуть рядом с ним такой пробный заряд. Куда будет действовать сила Кулона, туда и будет направлен вектор напряженности (а это векторная величина, она имеет направление). Также векторы напряженности можно складывать, как и любые нормальные векторы.
Ну вот, про заряды вроде как все. Теперь идем к потенциалу и энергии э/с поля.
Собственно, думаю, что большую часть записанного мною вам расскажут на 1-2 курсе универа. Скажу лишь, что поля бывают зависимы от времени, координаты в пространстве и от работы поля по перемещению тела от пути перемещения.
Если поле от времени не зависит ( ну мало ли, совсем совсем не зависит), то поле называют стационарным. Если зависит поле от времени, естественно не стационарное. Есть еще квазистационарное-поле, которе ну оооочень мало зависит от времени, но все таки зависит (приставка квази, это чуть чуть или почти).
Теперь про зависимость работы по перемещению тела от траектории.
Если зависимость есть (т.е. сколько проехал, такая и работа), то поле зависит ( нда..,я кэп). А если не зависит, то поле величают потенциальным.
Проведу аналогию с всеми известной потенциальной энергией. Это что? Это mgh. Разберемся. Группа ролевиков пошла в горы. Они ползут и ползут, ползут и ползут, проползли уже 2 километра... а подняли всего на 1. То есть, h увеличилась всего на 1 км, хотя проползли они 2. Или например, пойдут они параллельно земле. mgh вообще не изменится (а зачем спрашивается?), но они же ПЕРЕМЕЩАЮТСЯ. Вот и вывод, если нет зависимости работы поля по перемещению от, собственно пути ПЕРЕМЕЩЕНИЯ в поле, то оно потенциальное. Так вот, однородное электрическое поле-потенциальное.
Ну собственно, почему ж электрическое поле потенциальное? Объясняю. Возьмем однородное поле. Пусть силовые линии его будут направлены вправо. Возьмем зарядик, пихнем его в поле и протащим его под углом @ к силовым линиям. Протащили? А теперь смотрим на его перемещение. Перемещение можно расписать как перемещение по вертикали и горизонтали? А почему бы и нет. А теперь смотрим на вертикальную составляющую перемещения. Она перпендикулярна силовым линиям. А что это значит? А это значит, что расстояние от тела до источника этих линий НЕ МЕНЯЛОСЬ, значит и работы по его перемещению не было. А вот по горизонтали перемещение относительно источника линий было, значит была и работа. Ну высчитать можно по формуле F*S, F=Eq (кстати формула полезная, запомните), S это перемещение на косинус @.
Далее, нам важно то, что если есть потенциальное поле, то можно говорить и про потенциальную энергию. А эта энергия, эт что собственно? Это энергия взаимодействия тела с другими телами.
Теперь (мое любимое, ибо я таки разобрался с ним) про потенциал.
Если есть заряд, то есть и поле у него. Согласны? Если есть поле, то можно говорить о потенциальной энергии поля, согласны? А вот потенциал-это характеристика этого поля. Подробнее. Есть у нас заряд. У него есть поле. Поле потенциальное, т.е. если в него сунуть заряд, наш заряд, от которого мы смотрим поле, может радостно с ним взаимодействовать.
Далее. Потенциалы, что ж это все таки такое? Потенциал в какой то точке может показать мм "готовность" взаимодействовать с каким то телом какого то заряда. Как объяснить по другому я даже не знаю.. Важно то, что если мы будем идти вдоль по силовым линиям (и в ту сторону, куда указывают эти линии), то потенциал будет уменьшаться. Это правило всегда и везде.
Продолжение следует..