Ayúdame a resumir el campo eléctrico y el campo gravitacional en física de la escuela secundaria
Campo eléctrico
Ley de Coulomb, intensidad de campo eléctrico, energía potencial eléctrica, potencial eléctrico, diferencia de potencial eléctrico, conductor en campo eléctrico, conductor
Puntos clave de conocimiento:
1. La carga y la ley de conservación de la carga
⑴ En la naturaleza sólo hay dos cargas positivas y negativas. Las cargas forman un campo eléctrico en el mismo espacio circundante. La fuerza de interacción entre cargas se produce a través del campo eléctrico. La cantidad de carga se llama electricidad. Cargo básico.
⑵ A electrificar un objeto también se le llama electrificación. Hay tres formas de cargar objetos: ① carga por fricción ② carga por contacto ③ carga por inducción.
⑶ La carga no se puede crear ni destruir. Sólo se puede transferir de un objeto a otro, o de una parte del cuerpo a otra. A esto se le llama ley de conservación de la carga.
2. Ley de Coulomb
La fuerza entre dos cargas puntuales en el vacío es directamente proporcional al producto de sus cargas eléctricas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellas. fuerza La dirección de está en su línea de conexión, la expresión matemática es, donde la constante proporcional se llama constante de fuerza electrostática, .
Las condiciones aplicables a la ley de Coulomb son (a) vacío y (b) carga puntual. Las cargas puntuales son modelos ideales en física. Cuando la distancia entre cuerpos cargados es mucho mayor que la linealidad de los cuerpos cargados, se puede utilizar la ley de Coulomb, de lo contrario no se puede utilizar. Por ejemplo, se colocan bolas de metal con el mismo radio como se muestra en la Figura 9-1, de modo que la distancia entre los bordes de las dos bolas es, obviamente, si todas las cargas se pueden concentrar en el centro de la esfera, entonces la dos son iguales. Según las condiciones planteadas en la pregunta, la distancia entre los centros de las esferas no es mucho mayor que , por lo que los dos cuerpos cargados no pueden ser tratados como cargas puntuales. De hecho, debido a la atracción mutua de cargas diferentes, las cargas se distribuyen en las superficies esféricas más cercanas de las dos esferas, de modo que la distancia entre cargas es menor que , por lo que . De la misma manera, si dos bolas tienen la misma carga, entonces.
3. Intensidad del campo eléctrico
⑴ Una de las propiedades más básicas del campo eléctrico es la fuerza del campo eléctrico sobre las cargas colocadas en él. Esta propiedad del campo eléctrico se describe mediante la intensidad del campo eléctrico. Coloque una carga de prueba en el campo eléctrico. La relación entre la fuerza del campo eléctrico que experimenta y la cantidad de electricidad que transporta se llama intensidad del campo eléctrico en esta posición. La fórmula de definición es que la intensidad del campo es un vector y la dirección. de la fuerza del campo eléctrico sobre la carga positiva se especifica como este punto La dirección de la intensidad del campo en ese punto, la dirección de la fuerza del campo eléctrico ejercida por la carga negativa es opuesta a la dirección de la intensidad del campo en ese punto.
La magnitud y dirección de la intensidad del campo están determinadas por el propio campo eléctrico, que existe objetivamente y no tiene nada que ver con si se debe poner o no la carga de prueba, ni con la cantidad de electricidad positiva y negativa. que se pone en la carga de prueba No puede considerarse directamente proporcional a , pero no puede considerarse inversamente proporcional a .
Es necesario distinguir entre la definición de intensidad de campo y la fórmula de cálculo de intensidad de campo de carga puntual. La primera es aplicable a cualquier campo eléctrico, mientras que la segunda sólo es aplicable al campo eléctrico formado por puntos. cargas en el vacío (o aire).
4. Líneas de campo eléctrico
Para describir visualmente la fuerza y dirección de cada punto del campo eléctrico, se dibujan una serie de curvas en el campo eléctrico y la tangente. Las direcciones de cada punto de la curva representan La dirección de la intensidad del campo en este punto y la densidad de la curva representan la debilidad del campo eléctrico.
Características de las líneas de campo eléctrico: (a) Comienzan con cargas positivas (o infinito) y terminan con cargas negativas (o infinito) (b) Dos líneas de campo eléctrico cualesquiera no se cruzan;
Las líneas de campo eléctrico solo pueden describir la dirección del campo eléctrico y describir cualitativamente la intensidad del campo eléctrico, no la trayectoria de las partículas cargadas en el campo eléctrico. La trayectoria de las partículas cargadas está determinada por la fuerza externa combinada y la velocidad inicial de las partículas cargadas.
5. Campo eléctrico uniforme
El área donde la dirección de la intensidad del campo es la misma en todas partes y la intensidad del campo es igual en todas partes se llama campo eléctrico uniforme. Las líneas en un campo eléctrico uniforme son equidistantes y paralelas. Línea, después de que dos placas metálicas paralelas y opuestas se cargan con cantidades iguales de cargas diferentes, habrá un campo eléctrico uniforme entre los dos polos, excepto en los bordes.
6. Energía potencial eléctrica
La energía determinada por la posición relativa de la carga en el campo eléctrico se denomina energía potencial eléctrica.
La energía potencial eléctrica es relativa, y se suele tomar el infinito o la tierra como energía potencial eléctrica y punto cero.
Debido a que la energía potencial eléctrica es relativa, su importancia en la aplicación práctica no es muy grande. Lo que se aplica a menudo es el cambio de energía potencial eléctrica. La fuerza del campo eléctrico realiza trabajo sobre la carga y la energía potencial eléctrica de la carga se ralentiza menos. La carga eléctrica supera la fuerza del campo eléctrico para realizar trabajo y la energía potencial eléctrica de la carga aumenta. La energía potencial eléctrica es igual al valor del trabajo realizado por la fuerza del campo eléctrico sobre la carga. Esta es a menudo la base para juzgar cómo cambia la energía potencial eléctrica de la carga.
7. Potencial eléctrico, diferencia de potencial
⑴El potencial eléctrico es una magnitud física que describe las propiedades energéticas del campo eléctrico
Pone una carga de prueba a una determinada posición en el campo eléctrico Si tiene La energía potencial eléctrica de , entonces la relación se llama potencial eléctrico en esa ubicación.
El potencial eléctrico también es relativo. Por lo general, el potencial eléctrico a una distancia infinita del campo eléctrico o de la tierra es potencial eléctrico cero (para el mismo campo eléctrico, la energía potencial eléctrica y la selección del punto cero de la electricidad). potenciales son consistentes). Después de seleccionar el punto de potencial eléctrico cero, se puede concluir que el potencial eléctrico de cada punto en el campo eléctrico formado por cargas positivas es positivo, y el potencial eléctrico de cada punto en el campo eléctrico formado por cargas negativas. es negativo.
⑵ La diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos en el campo eléctrico se llama diferencia de potencial eléctrico. Según los requisitos del libro de texto, la diferencia de potencial eléctrico toma el valor absoluto conociendo el valor absoluto del potencial eléctrico. diferencia, para comparar qué punto tiene un mayor potencial eléctrico, es necesario comparar la carga eléctrica según la fuerza del campo eléctrico. El juicio positivo o negativo del trabajo realizado se puede juzgar por la posición de estos dos puntos en la línea del campo eléctrico. .
⑶La superficie compuesta por puntos con igual potencial eléctrico se llama superficie equipotencial. Características de las superficies equipotenciales:
(a) Los potenciales eléctricos en cada punto de la superficie equipotencial son iguales y la fuerza del campo eléctrico no realiza trabajo cuando se mueven cargas en la superficie equipotencial.
(b) La superficie equipotencial debe ser perpendicular a las líneas del campo eléctrico, y las líneas del campo eléctrico siempre apuntan desde la superficie equipotencial con mayor potencial eléctrico hasta la superficie equipotencial con menor potencial eléctrico.
(c) estipula: Al dibujar superficies (o líneas) equipotenciales, las diferencias de potencial entre dos superficies (o líneas) equipotenciales adyacentes son iguales. De esta manera, la intensidad del campo es mayor donde las superficies (líneas) equipotenciales son más densas y donde las superficies (líneas) equipotenciales son escasas, la intensidad del campo es menor.
⑷La fórmula de cálculo del trabajo realizado por la fuerza del campo eléctrico sobre la carga: , esta fórmula es aplicable a cualquier campo eléctrico. El trabajo realizado por la fuerza del campo eléctrico es independiente de la trayectoria y está determinado por la diferencia de potencial entre las posiciones inicial y final.
⑸En un campo eléctrico uniforme, la relación entre la diferencia de potencial y la intensidad del campo es , y en la fórmula es la distancia a lo largo de la dirección de la intensidad del campo.
8. Conductores en campos eléctricos
⑴Inducción electrostática: coloque un conductor metálico en un campo eléctrico externo y los electrones libres en el conductor se moverán direccionalmente bajo la acción de la fuerza del campo eléctrico. , lo que hace que en los dos lados del conductor aparezcan cantidades iguales de cargas diferentes en la cara final. Este fenómeno se llama inducción electrostática.
⑵Equilibrio electrostático: Las cantidades iguales de cargas heterogéneas inducidas en ambos extremos del conductor donde se produce la inducción electrostática forman un campo eléctrico adicional. Cuando el campo eléctrico adicional compensa completamente el campo eléctrico externo, el movimiento direccional es libre. los electrones se detienen y el conductor en este momento está en estado de equilibrio electrostático.
⑶Características de un conductor en equilibrio electrostático:
(a) La intensidad del campo eléctrico dentro del conductor es cero en todas partes y las líneas del campo eléctrico están interrumpidas dentro del conductor.
(b) El conductor es un cuerpo equipotencial y la superficie es una superficie equipotencial.
(c) La dirección de la intensidad del campo en cualquier punto de la superficie del conductor es perpendicular a la superficie de ese punto.
(d) La carga neta de la zona rota del conductor se distribuye toda en la superficie exterior del conductor.