fizic ă general ă
DESCRIPTION
Fizic ă General ă. Curs 9. Electricitate. Introducere. Se pot distinge 3 regimuri: Sarcinile el. sunt î n repaus – electrostatica Sarcinile el. sunt î n mi ș care uniform ă – electrocinetica Sarcinile elec. sunt î n mi ș care variat ă – regimul variabil. ELECTROSTATICA. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
![Page 1: Fizic ă General ă](https://reader035.vdocumente.com/reader035/viewer/2022062221/5681330b550346895d99c8b3/html5/thumbnails/1.jpg)
Fizică GeneralăCurs 9
1
![Page 2: Fizic ă General ă](https://reader035.vdocumente.com/reader035/viewer/2022062221/5681330b550346895d99c8b3/html5/thumbnails/2.jpg)
2
Electricitate
![Page 3: Fizic ă General ă](https://reader035.vdocumente.com/reader035/viewer/2022062221/5681330b550346895d99c8b3/html5/thumbnails/3.jpg)
Introducere Se pot distinge 3 regimuri:
◦ Sarcinile el. sunt în repaus – electrostatica
◦ Sarcinile el. sunt în mișcare uniformă – electrocinetica
◦ Sarcinile elec. sunt în mișcare variată – regimul variabil
3
![Page 4: Fizic ă General ă](https://reader035.vdocumente.com/reader035/viewer/2022062221/5681330b550346895d99c8b3/html5/thumbnails/4.jpg)
ELECTROSTATICA Proprietătile sarcinii electrice:
◦ exista doua tipuri de sarcini: pozitiva si negativa (neutralitatea materiei);
◦ sarcina se conserva: suma algebrica a sarcinilor oricarui sistem izolat este constanta
◦ sarcina este cuantificata: q = ±n e unde n = 1, 2, 3…
constqqizolatsistii .,,
4
![Page 5: Fizic ă General ă](https://reader035.vdocumente.com/reader035/viewer/2022062221/5681330b550346895d99c8b3/html5/thumbnails/5.jpg)
ELECTROSTATICA Legea lui Coulomb, rezuma urmatoarele concluzii
experimentale:◦ sarcinile de acelasi semn se resping (F > 0), sarcinile de semn diferit se
atrag (F < 0); ◦ forta de interactiune actioneaza in lungul dreptei ce uneste sarcinile;◦ forta este proportionala cu marimea sarcinilor;◦ forta este invers proportionala cu patratul distantei dintre sarcini, fiind o
forta centrala. Expresia matematica a legii lui Coulomb este:
unde constanta k depinde de sistemul de unităti de masura adoptat:
cu si
ε0 permitivitatea absoluta a vidului, se exprima in mod curent in F m-1.
[q]SI =1C
12312
21 rr
qqkF
41
k r 0 2121290 1085,8
1094
1CNm
5
![Page 6: Fizic ă General ă](https://reader035.vdocumente.com/reader035/viewer/2022062221/5681330b550346895d99c8b3/html5/thumbnails/6.jpg)
Câmpul electric Câmpul electric – forma de existență a
materiei din jurul unei sarcini electrice, ce se manifestă prin forțe electrice.
Intensitatea câmpului electric (E): este egală cu forța ce acționează asupra unitătii de sarcina de proba q0:
cu r=distanta de la sarcina q generatoare de câmp până în punctul în care se determină E
rr
q
q
FE
3
00
0
4
1
6
![Page 7: Fizic ă General ă](https://reader035.vdocumente.com/reader035/viewer/2022062221/5681330b550346895d99c8b3/html5/thumbnails/7.jpg)
Câmpul electric liniile de câmp electric= curbele tangente
în orice punct la vectorul intensitatea câmpului electric. ◦ Liniile de câmp electric încep întotdeauna pe
sarcina pozitiva și se termină pe sarcina negativă;
◦ Liniile de câmp sunt curbe deschise, ele nu se intersecteaza niciodata.
7
![Page 8: Fizic ă General ă](https://reader035.vdocumente.com/reader035/viewer/2022062221/5681330b550346895d99c8b3/html5/thumbnails/8.jpg)
Câmpul electric poate fi:◦ Omogen - daca liniile de câmp sunt paralele si
echidistante (ex.: intre doua placi plane, paralele si infinite incarcate cu sarcini diferite ca semn).
◦ Neomogen (ex.: câmpul creat de o sarcina punctiforma, un dipol)
Câmpul E poate fi descris prin:◦ Vectorul intensitate E (cantitativ)◦ Potentialul electric (cantitativ)◦ Liniile de camp (calitativ)
8
![Page 9: Fizic ă General ă](https://reader035.vdocumente.com/reader035/viewer/2022062221/5681330b550346895d99c8b3/html5/thumbnails/9.jpg)
9
![Page 10: Fizic ă General ă](https://reader035.vdocumente.com/reader035/viewer/2022062221/5681330b550346895d99c8b3/html5/thumbnails/10.jpg)
Fluxul electric.
Se SdE
10
![Page 11: Fizic ă General ă](https://reader035.vdocumente.com/reader035/viewer/2022062221/5681330b550346895d99c8b3/html5/thumbnails/11.jpg)
Legea lui Gauss Fluxul câmpului electric printr-o suprafață închisă
este egal cu raportul dintre sarcina q din interiorul acesteia și 0.
Considerăm cazurile
Se observă că: a) , numărul liniilor care intră fiind egal cu a celor
care ies; fluxurile se anuleaza reciproc în acest caz. b) , toate liniile de câmp ies din suprafață.
S
intqSdE0
0total
0total
11
![Page 12: Fizic ă General ă](https://reader035.vdocumente.com/reader035/viewer/2022062221/5681330b550346895d99c8b3/html5/thumbnails/12.jpg)
Legea lui Gauss Dacă în legea lui Gauss considerăm distribuția
volumică de sarcină =>
=> legea lui Gauss în formă diferențială poate fi scrisă sub forma:
Ecuația arată că în toate punctele din spațiu în care nu există sarcini electrice, divergența câmpului este nulă.
VS
dVrSdE
0
1
VV
dVrdVEdiv
0
1
0
Ediv
12
![Page 13: Fizic ă General ă](https://reader035.vdocumente.com/reader035/viewer/2022062221/5681330b550346895d99c8b3/html5/thumbnails/13.jpg)
13
![Page 14: Fizic ă General ă](https://reader035.vdocumente.com/reader035/viewer/2022062221/5681330b550346895d99c8b3/html5/thumbnails/14.jpg)
Potențialul electric într-un punct al unui câmp electric se defineste ca fiind lucrul mecanic efectuat pentru deplasarea unei sarcini de probă de 1C din acel punct la infinit.
14
Potențialul electric
r
qrdEr
r
04
VSI C
JV
1
11
![Page 15: Fizic ă General ă](https://reader035.vdocumente.com/reader035/viewer/2022062221/5681330b550346895d99c8b3/html5/thumbnails/15.jpg)
Potențialul electric
Astfel putem determina intensitatea cp. electric atunci când cunoaștem potențialul electric.
r
qrdEr
r
04
kdz
dj
dy
di
dx
d
dz
dE
dy
dE
dx
dE
dzEdyEdxErdErd
zyx
zyx
grad
;;;
gradE
15
=>
![Page 16: Fizic ă General ă](https://reader035.vdocumente.com/reader035/viewer/2022062221/5681330b550346895d99c8b3/html5/thumbnails/16.jpg)
Substanța în câmp electric Trebuie considerata prezenţa materiei în câmpul electric?
Experienţele =>comportament diferit al substantelor in câmp electric (în funcţie de natura substanţei)
=> Clasificarea substanţelor în două clase mari:
◦ Conductoare (apar prop. electrice in 10-6s – practic instantaneu)
◦ Izolatoare (se incarca greu dar raman un timp indelungat in starea de încărcare electrică)
◦ +semiconductoare.
16
![Page 17: Fizic ă General ă](https://reader035.vdocumente.com/reader035/viewer/2022062221/5681330b550346895d99c8b3/html5/thumbnails/17.jpg)
Corpuri conductoare în câmp electrostatic
Conductoare:◦1. metalele şi aliajele – conductoare
tipice, de clasa I conducţia electrică este asigurată de prezenţa
electronilor liberi, care se deplasează instantaneu în reţea.
◦2. conductorii electrolitici şi gazele în condiţiile unei descărcări electrice – conductoare de clasa II. conducţia este asigurată prin ionii pozitivi şi
negativi.
17
![Page 18: Fizic ă General ă](https://reader035.vdocumente.com/reader035/viewer/2022062221/5681330b550346895d99c8b3/html5/thumbnails/18.jpg)
Corpuri conductoare în câmp electrostatic
În interiorul corpurilor conductoare (metalice) intensitatea câmpului electric este nulă, ca urmare potențialul este constant
pt. conductoare de clasa I
La introducerea unui conductor în câmp sarcinile proprii ale corpului se redistribuie instantaneu într-un asemenea mod încât câmpul interior apărut să compenseze câmpul aplicat din exterior (ecranarea)
const
E
0
+
+
++++
++
++++++ +
+
18
![Page 19: Fizic ă General ă](https://reader035.vdocumente.com/reader035/viewer/2022062221/5681330b550346895d99c8b3/html5/thumbnails/19.jpg)
Corpuri conductoare în câmp electrostatic
Intensitatea cp. electric este data de teorema lui Coulomb. Pe un corp conductor:
Prezența sarcinilor electrice pe corpurile conductoare determină o presiune electrică:
unde intensitatea câmpului electric s-a înlocuit cu ca medie a câmpului exterior şi interior (nul).
0
E dSqd
0
20
2
2
dS
dS
dS
Eqd
dS
dFp
02/ 0/
0
0
dS
dq
dS
dE
cu densitatea superficiala de sarcina
19
![Page 20: Fizic ă General ă](https://reader035.vdocumente.com/reader035/viewer/2022062221/5681330b550346895d99c8b3/html5/thumbnails/20.jpg)
Efectul de vârf
Densitățile superficiale pe o suprafață metalică cu forma neregulată se află în raport invers cu raportul razelor de curbură◦ Ex. paratrăsnetul legat la pământ◦ ◦ Repartiția diferită a sarcinilor pe corpuri cu geometrie
variabilă (vârfuri) poartă denumirea de efect de vârf
rR
R
rrR
rR
rR
rR
r
RrR
r
r
R
R
S
Q
r
q
R
Q
0
2
0
2
00
4
4
4
4
;44
20
![Page 21: Fizic ă General ă](https://reader035.vdocumente.com/reader035/viewer/2022062221/5681330b550346895d99c8b3/html5/thumbnails/21.jpg)
Efectul de vârf
21