hukum Coulomb:
di mana F adalah kekuatan interaksi elektrostatik antara dua benda bermuatan;
q 1 , q 2 - muatan listrik tubuh;
adalah permitivitas dielektrik relatif medium;
0 \u003d 8,85 10 -12 F / m - konstanta listrik;
r adalah jarak antara dua benda bermuatan.
Kepadatan muatan linier:
dimana D q- muatan dasar per bagian panjang d l.
Kepadatan muatan permukaan:
dimana D q- muatan dasar per permukaan d s.
Kepadatan muatan massal:
dimana D q- muatan dasar, dalam volume d v.
Kekuatan medan listrik:
di mana F – gaya yang bekerja pada sebuah muatan q.
Teorema Gauss:
di mana E adalah kekuatan medan elektrostatik;
d S – vektor , modulus yang sama dengan luas permukaan penetrasi, dan arahnya bertepatan dengan arah normal ke situs;
q adalah jumlah aljabar dari tertutup di dalam permukaan d S biaya.
Teorema sirkulasi vektor tegangan:
Potensi medan elektrostatik:
di mana W p adalah energi potensial muatan titik q.
Potensi muatan titik:
Kekuatan medan muatan titik:
.
Intensitas medan yang diciptakan oleh garis lurus tak terhingga dari garis bermuatan seragam atau silinder yang panjangnya tak terhingga:
di mana τ adalah kerapatan muatan linier;
r adalah jarak dari filamen atau sumbu silinder ke titik di mana kekuatan medan ditentukan.
Intensitas medan yang diciptakan oleh bidang bermuatan seragam tak terbatas:
di mana adalah kerapatan muatan permukaan.
Hubungan potensial dengan tegangan dalam kasus umum:
E=- lulusan = 
.
Hubungan antara potensial dan kekuatan dalam kasus medan seragam:
E= ,
di mana d– jarak antara titik dengan potensial 1 dan 2 .
Hubungan antara potensial dan kekuatan dalam kasus medan dengan simetri pusat atau aksial:
Pekerjaan medan memaksa untuk memindahkan muatan q dari titik medan dengan potensial 1 ke titik potensial 2:
A=q(φ 1 - 2).
kapasitansi konduktor:
di mana q adalah muatan konduktor;
adalah potensial konduktor, asalkan pada tak terhingga potensial konduktor dianggap nol.
Kapasitor kapasitansi:
di mana q adalah muatan kapasitor;
kamu adalah beda potensial antara pelat kapasitor.
Kapasitansi listrik kapasitor datar:
di mana adalah permitivitas dielektrik yang terletak di antara pelat;
d adalah jarak antara pelat;
S adalah luas total pelat.
Kapasitas baterai kapasitor:
b) dengan koneksi paralel:
Energi kapasitor bermuatan:
,
di mana q adalah muatan kapasitor;
kamu adalah perbedaan potensial antara pelat;
C adalah kapasitansi kapasitor.
daya DC:
dimana D q- muatan yang mengalir melalui penampang konduktor selama waktu d t.
kepadatan arus:
di mana Saya- kekuatan arus dalam konduktor;
S adalah luas konduktor.
Hukum Ohm untuk bagian rangkaian yang tidak mengandung EMF:
di mana Saya- kekuatan saat ini di daerah tersebut;
kamu
R- resistensi bagian.
Hukum Ohm untuk bagian rangkaian yang mengandung EMF:
di mana Saya- kekuatan saat ini di daerah tersebut;
kamu- tegangan di ujung bagian;
R- resistansi total bagian;
ε – sumber emf.
Hukum Ohm untuk rangkaian tertutup (lengkap):
di mana Saya- kekuatan arus di sirkuit;
R- resistansi eksternal dari sirkuit;
r adalah resistansi internal sumber;
ε – sumber emf.
Hukum Kirchhoff:
2. 
,
di mana adalah jumlah aljabar dari kekuatan arus yang berkumpul di simpul;
- jumlah aljabar penurunan tegangan di sirkuit;
adalah jumlah aljabar EMF di sirkuit.
Resistansi konduktor:
di mana R- resistansi konduktor;
adalah resistivitas konduktor;
aku- panjang konduktor;
S
Konduktivitas konduktor:
di mana G adalah konduktivitas konduktor;
adalah konduktivitas spesifik konduktor;
aku- panjang konduktor;
S adalah luas penampang konduktor.
Resistansi sistem konduktor:
a) dalam hubungan seri:
a) dalam hubungan paralel:
Kerja saat ini:
,
di mana SEBUAH- kerja saat ini;
kamu- voltase;
Saya- kekuatan saat ini;
R- perlawanan;
t- waktu.
Daya saat ini:
.
Hukum Joule–Lenz
di mana Q adalah jumlah panas yang dilepaskan.
Hukum Ohm dalam bentuk diferensial:
j=γ E ,
di mana j adalah kerapatan arus;
γ - konduktivitas spesifik;
E adalah kuat medan listrik.
Hubungan induksi magnet dengan kuat medan magnet:
B=μμ 0 H ,
di mana B adalah vektor induksi magnetik;
adalah permeabilitas magnetik;
H adalah kekuatan medan magnet.
Hukum Biot-Savart-Laplace:
,
dimana D B adalah induksi medan magnet yang diciptakan oleh konduktor di beberapa titik;
adalah permeabilitas magnetik;
0 \u003d 4π 10 -7 H / m - konstanta magnetik;
Saya- kekuatan arus dalam konduktor;
d aku - elemen konduktor;
r adalah vektor radius yang ditarik dari elemen d aku konduktor ke titik di mana induksi medan magnet ditentukan.
Hukum arus total untuk medan magnet (teorema sirkulasi vektor B):
,
di mana n- jumlah konduktor dengan arus yang dicakup oleh sirkuit L bentuk yang sewenang-wenang.
Induksi magnetik di pusat arus melingkar:
di mana R adalah jari-jari lingkaran.
Induksi magnet pada sumbu arus melingkar:
,
di mana h adalah jarak dari pusat kumparan ke titik di mana induksi magnet ditentukan.
Induksi magnet medan arus searah:
di mana r 0 adalah jarak dari sumbu kawat ke titik di mana induksi magnetik ditentukan.
Induksi magnet medan solenoida:
B =μμ 0 ni,
di mana n adalah perbandingan jumlah lilitan solenoida dengan panjangnya.
Daya ampli:
d F = saya,
dimana D F – daya ampere;
Saya- kekuatan arus dalam konduktor;
d aku - panjang konduktor;
B- induksi medan magnet
gaya Lorentz:
F=q E +q[v B ],
di mana F adalah gaya Lorentz;
q adalah muatan partikel;
E adalah kuat medan listrik;
v adalah kecepatan partikel;
B- induksi medan magnet
Fluks Magnetik:
a) dalam hal medan magnet seragam dan permukaan datar:
=B n S,
di mana Φ - fluks magnet;
B n adalah proyeksi vektor induksi magnetik ke vektor normal;
S adalah daerah kontur;
b) dalam hal medan magnet tidak homogen dan proyeksi sewenang-wenang:
Tautan fluks (aliran penuh) untuk toroid dan solenoid:
di mana Ψ - aliran penuh;
N adalah jumlah putaran;
Φ - fluks magnet menembus satu putaran.
induktansi lingkaran:
Induktansi solenoida:
L =μμ 0 n 2 V,
di mana L adalah induktansi dari solenoida;
adalah permeabilitas magnetik;
0 adalah konstanta magnetik;
n adalah rasio jumlah putaran dengan panjangnya;
V adalah volume solenoida.
Hukum Faraday tentang induksi elektromagnetik:
dimana saya– EMF induksi;
– perubahan total aliran per satuan waktu.
Pekerjaan memindahkan loop tertutup dalam medan magnet:
A = sayaΔ Φ,
di mana SEBUAH- bekerja untuk memindahkan kontur;
Saya- kekuatan arus di sirkuit;
Δ Φ – perubahan fluks magnet yang menembus rangkaian.
EMF dari induksi diri:
Energi medan magnet:
Kepadatan energi volumetrik medan magnet:
,
di mana adalah kerapatan energi volumetrik dari medan magnet;
B– induksi medan magnet;
H- kekuatan medan magnet;
adalah permeabilitas magnetik;
0 adalah konstanta magnetik.
3.2. Konsep dan definisi
? Sebutkan sifat-sifat muatan listrik!
1. Ada dua jenis muatan - positif dan negatif.
2. Muatan dengan nama yang sama tolak menolak, muatan yang berbeda tarik-menarik.
3. Muatan memiliki sifat diskrit - semuanya adalah kelipatan dari unsur dasar terkecil.
4. Muatan invarian, nilainya tidak bergantung pada kerangka acuan.
5. Muatan bersifat aditif - muatan sistem benda sama dengan jumlah muatan semua benda sistem.
6. Muatan listrik total sistem tertutup adalah nilai konstan
7. Muatan diam adalah sumber medan listrik, muatan bergerak adalah sumber medan magnet.
? Merumuskan hukum Coulomb.
Gaya interaksi antara dua muatan titik tetap sebanding dengan hasil kali besar muatan dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara keduanya. Gaya diarahkan sepanjang garis yang menghubungkan muatan.
? Apa itu medan listrik? Kuat medan listrik? Merumuskan prinsip superposisi kuat medan listrik.
Medan listrik adalah jenis materi yang terkait dengan muatan listrik dan mentransmisikan aksi dari satu muatan ke muatan lainnya. Tegangan adalah karakteristik daya medan, sama dengan gaya yang bekerja pada muatan positif satuan yang ditempatkan pada titik tertentu di dalam medan. Prinsip superposisi - kekuatan medan yang diciptakan oleh sistem muatan titik sama dengan jumlah vektor kekuatan medan masing-masing muatan.
? Apa yang disebut garis gaya medan elektrostatik? Sebutkan sifat-sifat garis gaya!
Garis, garis singgung pada setiap titik yang bertepatan dengan arah vektor kekuatan medan, disebut garis gaya. Sifat-sifat garis gaya - mulai dengan muatan positif, berakhir dengan muatan negatif, jangan menyela, jangan berpotongan satu sama lain.
? Definisi dipol listrik. bidang dipol.
Sistem dua muatan listrik yang sama nilainya, berlawanan tanda, titik muatan listrik, jarak antara yang kecil dibandingkan dengan jarak ke titik di mana aksi muatan ini diamati.Vektor intensitas memiliki arah yang berlawanan dengan momen listrik vektor dipol (yang, pada gilirannya, diarahkan dari muatan negatif ke positif).
? Berapa potensial medan elektrostatik? Merumuskan prinsip superposisi potensial.
Besaran skalar yang secara numerik sama dengan rasio energi potensial dari muatan listrik yang ditempatkan pada titik tertentu di lapangan dengan besarnya muatan ini. Prinsip superposisi - potensial sistem muatan titik pada titik tertentu dalam ruang sama dengan jumlah aljabar potensial yang akan dihasilkan muatan-muatan ini secara terpisah pada titik yang sama dalam ruang.
? Apa hubungan antara tegangan dan potensial?
E=- (E - kekuatan medan pada titik tertentu dari medan, j - potensial pada titik ini.)
? Definisikan konsep "fluks vektor kuat medan listrik". Merumuskan teorema elektrostatik Gauss.
Untuk permukaan tertutup sewenang-wenang, fluks vektor intensitas E Medan listrik F E= . Teorema Gauss:
= (disini Q saya adalah muatan yang ditutupi oleh permukaan tertutup). Berlaku untuk permukaan tertutup dalam bentuk apa pun.
? Zat apa yang disebut konduktor? Bagaimana muatan dan medan elektrostatik didistribusikan dalam konduktor? Apa itu induksi elektrostatik?
Konduktor adalah zat di mana, di bawah pengaruh medan listrik, muatan bebas dapat bergerak secara teratur. Di bawah aksi medan eksternal, muatan didistribusikan kembali, menciptakan medannya sendiri, sama dalam nilai absolut dengan muatan eksternal dan diarahkan secara berlawanan. Oleh karena itu, tegangan yang dihasilkan di dalam konduktor adalah 0.
Induksi elektrostatik adalah jenis elektrisasi di mana, di bawah aksi medan listrik eksternal, terjadi redistribusi muatan antara bagian-bagian tubuh tertentu.
? Berapa kapasitansi listrik dari konduktor soliter, kapasitor. Bagaimana menentukan kapasitansi kapasitor datar, bank kapasitor yang dihubungkan secara seri, secara paralel? Satuan ukuran untuk kapasitas listrik.
Konduktor soliter: di mana DARI-kapasitas, q- muatan, j - potensial. Satuan ukuran adalah farad [F]. (1 F adalah kapasitansi konduktor, di mana potensial meningkat sebesar 1 V ketika muatan 1 C diberikan ke konduktor).
Kapasitansi kapasitor datar. Koneksi serial: 
. Koneksi paralel: C jumlah = C 1 +C 2 +…+ n
? Zat apa yang disebut dielektrik? Apa jenis dielektrik yang Anda ketahui? Apa itu polarisasi dielektrik?
Dielektrik adalah zat di mana, dalam kondisi normal, tidak ada muatan listrik gratis. Ada dielektrik polar, non-polar, feroelektrik. Polarisasi adalah proses orientasi dipol di bawah pengaruh medan listrik eksternal.
? Apa yang dimaksud dengan vektor perpindahan listrik? Merumuskan postulat Maxwell.
Vektor perpindahan listrik D mencirikan medan elektrostatik yang diciptakan oleh muatan bebas (yaitu dalam ruang hampa), tetapi dengan distribusi seperti itu di ruang angkasa, yang tersedia dengan adanya dielektrik. Postulat Maxwell: . Arti fisik - mengungkapkan hukum menciptakan medan listrik dengan aksi muatan di media yang sewenang-wenang.
? Merumuskan dan menjelaskan kondisi batas untuk medan elektrostatik.
Ketika medan listrik melewati antarmuka antara dua media dielektrik, vektor intensitas dan perpindahan berubah secara tiba-tiba dalam besar dan arah. Hubungan yang mencirikan perubahan ini disebut kondisi batas. Ada 4 di antaranya:
(3), (4)
? Bagaimana energi medan elektrostatik ditentukan? Kepadatan energi?
Energi W = ( E- kekuatan medan, konstanta e-dielektrik, e 0 - konstanta listrik, V- volume medan), kepadatan energi
? Definisikan konsep "arus listrik". Jenis arus. Karakteristik arus listrik. Kondisi apa yang diperlukan untuk terjadinya dan keberadaannya?
Arus adalah gerakan teratur partikel bermuatan. Jenis - arus konduksi, pergerakan muatan bebas yang teratur dalam konduktor, konveksi - terjadi ketika benda makroskopik bermuatan bergerak di ruang angkasa. Untuk munculnya dan keberadaan arus, partikel bermuatan yang mampu bergerak secara teratur diperlukan, dan adanya medan listrik, yang energinya, diisi ulang, akan dihabiskan untuk gerakan yang teratur ini.
? Menyebutkan dan menjelaskan persamaan kontinuitas. Rumuskan kondisi stasioneritas arus dalam bentuk integral dan diferensial.
persamaan kontinuitas. Dinyatakan dalam bentuk diferensial hukum kekekalan muatan. Kondisi stasioneritas (kekekalan) arus dalam bentuk integral: dan diferensial -.
? Tuliskan hukum Ohm dalam bentuk integral dan diferensial.
Bentuk integral - ( Saya-saat ini, kamu- voltase, R-perlawanan). Bentuk diferensial - ( j - rapat arus, g - konduktivitas listrik, E - kekuatan medan dalam konduktor).
? Apa itu kekuatan pihak ketiga? EMF?
Kekuatan eksternal memisahkan muatan menjadi positif dan negatif. EMF - rasio kerja untuk memindahkan muatan di sepanjang sirkuit tertutup ke nilainya
? Bagaimana cara kerja dan daya ditentukan?
Saat memindahkan muatan q melalui sirkuit listrik di ujung mana tegangan diterapkan kamu, medan listrik bekerja , daya saat ini (t-waktu)
? Merumuskan aturan Kirchhoff untuk rantai bercabang. Apa hukum konservasi yang tergabung dalam aturan Kirchhoff? Berapa banyak persamaan bebas yang harus dibuat berdasarkan hukum pertama dan kedua Kirchhoff?
1. Jumlah aljabar dari arus yang berkumpul di simpul adalah 0.
2. Dalam sembarang rangkaian tertutup yang dipilih secara acak, jumlah aljabar dari penurunan tegangan sama dengan jumlah aljabar EMF yang terjadi dalam rangkaian ini. Aturan pertama Kirchhoff mengikuti dari hukum kekekalan muatan listrik. Jumlah persamaan dalam jumlah harus sama dengan jumlah nilai yang dicari (semua hambatan dan EMF harus dimasukkan dalam sistem persamaan).
? Arus listrik dalam gas. Proses ionisasi dan rekombinasi. Konsep plasma.
Arus listrik dalam gas adalah pergerakan elektron dan ion bebas yang terarah. Dalam kondisi normal, gas adalah dielektrik, mereka menjadi konduktor setelah ionisasi. Ionisasi adalah proses pembentukan ion dengan memisahkan elektron dari molekul gas. Terjadi karena pengaruh ionizer eksternal - pemanasan yang kuat, radiasi sinar-X atau ultraviolet, pemboman elektron. Rekombinasi adalah proses kebalikan dari ionisasi. Plasma adalah gas terionisasi penuh atau sebagian di mana konsentrasi muatan positif dan negatif adalah sama.
? Arus listrik dalam ruang hampa. Emisi termionik.
Pembawa arus dalam ruang hampa adalah elektron yang dipancarkan karena emisi dari permukaan elektroda. Emisi termionik adalah emisi elektron oleh logam yang dipanaskan.
? Apa yang kamu ketahui tentang fenomena superkonduktivitas?
Fenomena di mana resistansi beberapa logam murni (timah, timah, aluminium) turun menjadi nol pada suhu mendekati nol mutlak.
? Apa yang kamu ketahui tentang hambatan listrik penghantar? Apa itu resistivitas, ketergantungannya pada suhu, konduktivitas listrik? Apa yang kamu ketahui tentang hubungan seri dan paralel pada penghantar? Apa itu shunt, resistensi tambahan?
Resistansi - nilai yang berbanding lurus dengan panjang konduktor aku dan berbanding terbalik dengan luas S penampang konduktor: (resistansi spesifik-r). Konduktivitas adalah kebalikan dari resistansi. Resistivitas (tahanan konduktor sepanjang 1 m dengan penampang 1 m 2). Resistivitas bergantung pada suhu, di mana a adalah koefisien suhu, R dan R 0 , r dan r 0 adalah hambatan dan hambatan spesifik pada t dan 0 0 Paralel - 
, sekuensial R=R 1 +R 2 +…+R n. Shunt adalah resistor yang dihubungkan secara paralel dengan alat ukur listrik untuk mengalihkan sebagian arus listrik guna memperluas batas pengukuran.
? Sebuah medan magnet. Sumber apa yang dapat menciptakan medan magnet?
Medan magnet adalah jenis materi khusus yang melaluinya muatan listrik yang bergerak berinteraksi. Alasan adanya medan magnet konstan adalah konduktor tetap dengan arus listrik konstan, atau magnet permanen.
? Merumuskan hukum Ampere. Bagaimana konduktor berinteraksi di mana arus mengalir dalam satu arah (berlawanan)?
Gaya Ampere bekerja pada konduktor pembawa arus.
B - induksi magnetik, SAYA- arus konduktor, D aku adalah panjang bagian konduktor, a adalah sudut antara induksi magnetik dan bagian konduktor. Di satu arah mereka menarik, di arah yang berlawanan mereka menolak.
? Tentukan gaya ampere. Bagaimana cara menentukan arahnya?
Ini adalah gaya yang bekerja pada konduktor pembawa arus yang ditempatkan dalam medan magnet. Kami menentukan arahnya sebagai berikut: kami memposisikan telapak tangan kiri sehingga mencakup garis induksi magnetik, dan empat jari terentang diarahkan sepanjang arus dalam konduktor. Jempol yang ditekuk akan menunjukkan arah gaya Ampere.
? Menjelaskan pergerakan partikel bermuatan dalam medan magnet. Apa itu gaya Lorentz? Apa arahnya?
Partikel bermuatan yang bergerak menciptakan medan magnetnya sendiri. Jika ditempatkan dalam medan magnet luar, maka interaksi medan akan memanifestasikan dirinya dalam munculnya gaya yang bekerja pada partikel dari medan luar - gaya Lorentz. Arah - sesuai dengan aturan tangan kiri. Untuk muatan positif - vektor B memasuki telapak tangan kiri, empat jari diarahkan sepanjang pergerakan muatan positif (vektor kecepatan), ibu jari yang ditekuk menunjukkan arah gaya Lorentz. Pada muatan negatif, gaya yang sama bekerja dalam arah yang berlawanan.
(q-mengenakan biaya, v-kecepatan, B- induksi, a - sudut antara arah kecepatan dan induksi magnetik).
? Bingkai dengan arus dalam medan magnet seragam. Bagaimana momen magnet ditentukan?
Medan magnet memiliki efek orientasi pada bingkai dengan arus, memutarnya dengan cara tertentu. Torsi diberikan oleh: M =p m x B , di mana p m- vektor momen magnet loop dengan arus, sama dengan ADALAH n (arus per luas permukaan kontur, per unit normal terhadap kontur), B - vektor induksi magnet, karakteristik kuantitatif medan magnet.
? Berapakah vektor induksi magnet? Bagaimana cara menentukan arahnya? Bagaimana medan magnet ditunjukkan secara grafis?
Vektor induksi magnetik adalah karakteristik kekuatan medan magnet. Medan magnet divisualisasikan menggunakan garis gaya. Pada setiap titik medan, garis singgung garis medan bertepatan dengan arah vektor induksi magnetik.
? Merumuskan dan menjelaskan hukum Biot-Savart-Laplace.
Hukum Biot-Savart-Laplace memungkinkan Anda menghitung konduktor pembawa arus Saya induksi magnet medan d B
, dibuat pada titik sembarang dari medan d aku
konduktor: (di sini m 0 adalah konstanta magnetik, m adalah permeabilitas magnetik medium). Arah vektor induksi ditentukan oleh aturan sekrup kanan, jika gerakan translasi sekrup sesuai dengan arah arus dalam elemen.
? Merumuskan prinsip superposisi untuk medan magnet.
Prinsip superposisi - induksi magnet dari medan yang dihasilkan yang diciptakan oleh beberapa arus atau muatan yang bergerak sama dengan jumlah vektor dari induksi magnetik dari medan yang ditambahkan yang dibuat oleh setiap arus atau muatan yang bergerak secara terpisah:
? Jelaskan karakteristik utama medan magnet: fluks magnet, sirkulasi medan magnet, induksi magnet.
fluks magnet F melalui permukaan apapun S sebut nilai yang sama dengan produk modulus vektor induksi magnetik dan luasnya S dan kosinus sudut a antara vektor B dan n (luar normal ke permukaan). Sirkulasi vektor B sepanjang kontur tertutup yang diberikan disebut integral dari bentuk , di mana d aku - vektor panjang kontur dasar. teorema sirkulasi vektor B : sirkulasi vektor B sepanjang sirkuit tertutup sewenang-wenang sama dengan produk dari konstanta magnetik dan jumlah aljabar dari arus yang dicakup oleh sirkuit ini. Vektor induksi magnetik adalah karakteristik kekuatan medan magnet. Medan magnet divisualisasikan menggunakan garis gaya. Pada setiap titik medan, garis singgung garis medan bertepatan dengan arah vektor induksi magnetik.
? Tuliskan dan beri komentar tentang kondisi solenoidalitas medan magnet dalam bentuk integral dan diferensial.
Bidang vektor di mana tidak ada sumber dan sink disebut solenoidal. Kondisi solenoidalitas medan magnet dalam bentuk integral: dan bentuk diferensial:
? Kemaknitan. Jenis-jenis magnet. Feromagnet dan Sifatnya. Apa itu histeresis?
Suatu zat bersifat magnetis jika ia mampu memperoleh momen magnetik (dimagnetisasi) di bawah aksi medan magnet. Zat yang dimagnetisasi dalam medan magnet luar melawan arah medan disebut diamagnet. Zat yang termagnetisasi dalam medan magnet luar yang searah medan disebut paramagnet. Kedua kelas ini disebut zat magnetis lemah. Zat yang sangat magnetis yang termagnetisasi bahkan tanpa adanya medan magnet eksternal disebut feromagnet. . Histeresis magnetik - perbedaan nilai magnetisasi feromagnet pada intensitas yang sama H dari medan magnet, tergantung pada nilai magnetisasi awal. Ketergantungan grafis semacam itu disebut loop histeresis.
? Merumuskan dan menjelaskan hukum arus total dalam bentuk integral dan diferensial (persamaan dasar magnetostatika dalam materi).
? Apa itu induksi elektromagnetik? Merumuskan dan menjelaskan hukum dasar induksi elektromagnetik (hukum Faraday). Formulasikan aturan Lenz.
Fenomena terjadinya gaya gerak listrik (EMF induksi) pada suatu penghantar yang terletak dalam medan magnet bolak-balik atau bergerak dalam suatu konstanta dalam medan magnet konstan disebut induksi elektromagnetik. Hukum Faraday: apa pun alasan perubahan fluks induksi magnet, yang ditutupi oleh rangkaian konduktor tertutup, yang terjadi pada rangkaian EMF
Tanda minus ditentukan oleh aturan Lenz - arus induksi dalam rangkaian selalu memiliki arah sedemikian rupa sehingga medan magnet yang diciptakannya mencegah perubahan fluks magnet yang menyebabkan arus induksi ini.
? Apa fenomena induksi diri? Apa induktansi, satuan pengukuran? Arus selama penutupan dan pembukaan sirkuit listrik.
Terjadinya EMF induksi dalam rangkaian penghantar di bawah pengaruh medan magnetnya sendiri ketika berubah, yang terjadi sebagai akibat dari perubahan kekuatan arus dalam konduktor. Induktansi adalah faktor proporsionalitas tergantung pada bentuk dan dimensi konduktor atau rangkaian, [H]. Sesuai dengan aturan Lenz, EMF induksi diri mencegah peningkatan kekuatan arus saat rangkaian dihidupkan dan penurunan kekuatan arus saat rangkaian dimatikan. Oleh karena itu, besarnya arus tidak dapat berubah secara instan (analog mekanisnya adalah inersia).
? Fenomena saling induksi. Koefisien induksi timbal balik.
Jika dua sirkuit tetap terletak berdekatan satu sama lain, maka ketika kekuatan arus di satu sirkuit berubah, ggl terjadi di sirkuit lainnya. Fenomena ini disebut induksi bersama. Koefisien proporsionalitas L 21 dan L 12 disebut induktansi timbal balik dari rangkaian, mereka sama.
? Tulis persamaan Maxwell dalam bentuk integral. Jelaskan arti fisiknya.
; 
;
; .
Ini mengikuti dari teori Maxwell bahwa medan listrik dan magnet tidak dapat dianggap independen - perubahan waktu yang satu mengarah ke perubahan yang lain.
? Energi medan magnet. Kepadatan energi medan magnet.
Energi, L-induktansi, Saya- kekuatan saat ini.
Kepadatan 
, PADA- induksi magnet, H adalah kekuatan medan magnet, V-volume.
? Prinsip relativitas dalam elektrodinamika
Hukum umum medan elektromagnetik dijelaskan oleh persamaan Maxwell. Dalam elektrodinamika relativistik, ditetapkan bahwa invarian relativistik dari persamaan ini hanya terjadi di bawah kondisi relativitas medan listrik dan magnet, yaitu. ketika karakteristik bidang ini bergantung pada pilihan kerangka acuan inersia. Dalam sistem yang bergerak, medan listrik sama dengan sistem yang diam, tetapi dalam sistem yang bergerak ada medan magnet, yang tidak ada dalam sistem yang diam.
Getaran dan gelombang
Muatan listrik adalah besaran fisika yang mencirikan kemampuan partikel atau benda untuk masuk ke dalam interaksi elektromagnetik. Muatan listrik biasanya dilambangkan dengan huruf q atau Q. Dalam sistem SI, muatan listrik diukur dalam Coulomb (C). Biaya gratis 1 C adalah jumlah biaya yang sangat besar, praktis tidak ditemukan di alam. Sebagai aturan, Anda harus berurusan dengan mikrokoulomb (1 C = 10 -6 C), nanokoulomb (1 nC = 10 -9 C) dan picocoulomb (1 pC = 10 -12 C). Muatan listrik memiliki sifat-sifat sebagai berikut:
1. Muatan listrik adalah sejenis materi.
2. Muatan listrik tidak bergantung pada pergerakan partikel dan kecepatannya.
3. Muatan dapat ditransfer (misalnya, melalui kontak langsung) dari satu badan ke badan lainnya. Tidak seperti massa tubuh, muatan listrik bukanlah karakteristik yang melekat pada tubuh tertentu. Tubuh yang sama dalam kondisi yang berbeda dapat memiliki muatan yang berbeda.
4. Ada dua jenis muatan listrik, yang biasa disebut positif dan negatif.
5. Semua muatan berinteraksi satu sama lain. Pada saat yang sama, muatan yang sama akan saling tolak menolak, sedangkan muatan yang tidak sejenis akan tarik menarik. Gaya interaksi muatan adalah pusat, yaitu terletak pada garis lurus yang menghubungkan pusat-pusat muatan.
6. Ada muatan listrik (modulo) terkecil yang mungkin, yang disebut muatan dasar. Artinya:
e= 1.602177 10 -19 C 1.6 10 -19 C
Muatan listrik setiap benda selalu merupakan kelipatan dari muatan dasar:
di mana: N adalah bilangan bulat. Harap dicatat bahwa tidak mungkin memiliki muatan yang sama dengan 0,5 e; 1,7e; 22,7e dan seterusnya. Besaran-besaran fisis yang hanya dapat mengambil deret nilai diskrit (tidak kontinu) disebut terkuantisasi. Muatan dasar e adalah kuantum (bagian terkecil) dari muatan listrik.
Dalam sistem terisolasi, jumlah aljabar muatan semua benda tetap konstan:
Hukum kekekalan muatan listrik menyatakan bahwa dalam sistem tubuh yang tertutup, proses kelahiran atau hilangnya muatan hanya satu tanda tidak dapat diamati. Ini juga mengikuti hukum kekekalan muatan jika dua benda dengan ukuran dan bentuk yang sama memiliki muatan q 1 dan q 2 (tidak peduli apa tanda muatannya), hubungkan, dan kemudian pisahkan, maka muatan masing-masing benda akan menjadi sama:
Dari sudut pandang modern, pembawa muatan adalah partikel elementer. Semua benda biasa terdiri dari atom, yang termasuk bermuatan positif proton, bermuatan negatif elektron dan partikel netral neutron. Proton dan neutron adalah bagian dari inti atom, elektron membentuk kulit elektron atom. Muatan listrik proton dan modulo elektron sama persis dan sama dengan muatan dasar (yaitu, muatan minimum yang mungkin) e.
Pada atom netral, jumlah proton dalam inti sama dengan jumlah elektron pada kulit. Nomor ini disebut nomor atom. Sebuah atom dari zat tertentu dapat kehilangan satu atau lebih elektron, atau memperoleh elektron tambahan. Dalam kasus ini, atom netral berubah menjadi ion bermuatan positif atau negatif. Harap dicatat bahwa proton positif adalah bagian dari inti atom, sehingga jumlahnya hanya dapat berubah selama reaksi nuklir. Jelas, saat menggemparkan benda, reaksi nuklir tidak terjadi. Oleh karena itu, dalam fenomena listrik apa pun, jumlah proton tidak berubah, hanya jumlah elektron yang berubah. Jadi, memberi tubuh muatan negatif berarti mentransfer elektron ekstra ke sana. Dan pesan muatan positif, bertentangan dengan kesalahan umum, tidak berarti penambahan proton, tetapi pengurangan elektron. Muatan dapat ditransfer dari satu benda ke benda lain hanya dalam porsi yang mengandung sejumlah elektron bilangan bulat.
Terkadang dalam masalah, muatan listrik didistribusikan ke beberapa benda. Untuk menggambarkan distribusi ini, besaran berikut diperkenalkan:
1. Kepadatan muatan linier. Digunakan untuk menggambarkan distribusi muatan di sepanjang filamen:
di mana: L- panjang benang. Diukur dalam C/m.
2. Kepadatan muatan permukaan. Digunakan untuk menggambarkan distribusi muatan di atas permukaan benda:
di mana: S adalah luas permukaan tubuh. Diukur dalam C / m 2.
3. Kepadatan muatan massal. Digunakan untuk menggambarkan distribusi muatan pada volume benda:
di mana: V- volume tubuh. Diukur dalam C / m 3.
Harap dicatat bahwa massa elektron adalah sama dengan:
saya\u003d 9,11 10 -31 kg.
hukum Coulomb
muatan poin disebut benda bermuatan, yang dimensinya dapat diabaikan dalam kondisi masalah ini. Berdasarkan banyak percobaan, Coulomb menetapkan hukum berikut:
Gaya interaksi muatan titik tetap berbanding lurus dengan produk modul muatan dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara keduanya:
di mana: ε – permitivitas dielektrik medium – kuantitas fisik tak berdimensi yang menunjukkan berapa kali gaya interaksi elektrostatik dalam media tertentu akan lebih kecil daripada di ruang hampa (yaitu, berapa kali media melemahkan interaksi). Di Sini k- koefisien dalam hukum Coulomb, nilai yang menentukan nilai numerik dari gaya interaksi muatan. Dalam sistem SI, nilainya diambil sama dengan:
k= 9∙10 9 m/F.
Gaya interaksi muatan tetap titik mematuhi hukum ketiga Newton, dan merupakan gaya tolak menolak satu sama lain dengan tanda muatan yang sama dan gaya tarik menarik satu sama lain dengan tanda yang berbeda. Interaksi muatan listrik tetap disebut elektrostatis atau interaksi Coulomb. Bagian elektrodinamika yang mempelajari interaksi Coulomb disebut elektrostatika.
Hukum Coulomb berlaku untuk benda bermuatan titik, bola dan bola bermuatan seragam. Dalam hal ini, untuk jarak r ambil jarak antara pusat bola atau bola. Dalam praktiknya, hukum Coulomb terpenuhi dengan baik jika dimensi benda bermuatan jauh lebih kecil daripada jarak di antara mereka. Koefisien k dalam sistem SI kadang-kadang ditulis sebagai:
di mana: ε 0 \u003d 8,85 10 -12 F / m - konstanta listrik.
Pengalaman menunjukkan bahwa gaya interaksi Coulomb mematuhi prinsip superposisi: jika benda bermuatan berinteraksi secara simultan dengan beberapa benda bermuatan, maka gaya yang dihasilkan yang bekerja pada benda ini sama dengan jumlah vektor gaya yang bekerja pada benda ini dari semua muatan lainnya tubuh.
Ingat juga dua definisi penting:
konduktor- zat yang mengandung pembawa bebas muatan listrik. Di dalam konduktor, pergerakan elektron bebas dimungkinkan - pembawa muatan (arus listrik dapat mengalir melalui konduktor). Konduktor termasuk logam, larutan elektrolit dan lelehan, gas terionisasi, dan plasma.
Dielektrik (isolator)- zat di mana tidak ada pembawa muatan gratis. Pergerakan bebas elektron di dalam dielektrik tidak mungkin (arus listrik tidak dapat mengalir melaluinya). Ini adalah dielektrik yang memiliki permitivitas tertentu tidak sama dengan satu ε .
Untuk permitivitas suatu zat, berikut ini benar (tentang apa medan listrik sedikit lebih rendah):
Medan listrik dan intensitasnya
Menurut konsep modern, muatan listrik tidak bekerja secara langsung satu sama lain. Setiap benda bermuatan menciptakan di ruang sekitarnya Medan listrik. Medan ini memiliki efek gaya pada benda bermuatan lainnya. Sifat utama medan listrik adalah aksi pada muatan listrik dengan gaya tertentu. Dengan demikian, interaksi benda bermuatan tidak dilakukan oleh aksi langsungnya satu sama lain, tetapi melalui medan listrik yang mengelilingi benda bermuatan.
Medan listrik yang mengelilingi benda bermuatan dapat diselidiki dengan menggunakan apa yang disebut muatan uji - muatan titik kecil yang tidak menimbulkan redistribusi yang nyata dari muatan yang diselidiki. Untuk mengukur medan listrik, karakteristik gaya diperkenalkan - kekuatan medan listrik E.
Kuat medan listrik disebut besaran fisis yang sama dengan rasio gaya yang bekerja pada medan pada muatan uji yang ditempatkan pada titik tertentu di medan dengan besarnya muatan ini:
Kuat medan listrik merupakan besaran fisis vektor. Arah vektor tegangan bertepatan pada setiap titik dalam ruang dengan arah gaya yang bekerja pada muatan uji positif. Medan listrik dari muatan yang diam dan tidak berubah terhadap waktu disebut elektrostatik.
Untuk representasi visual dari medan listrik, gunakan garis kekuatan. Garis-garis ini digambar sedemikian rupa sehingga arah vektor tegangan pada setiap titik bertepatan dengan arah garis singgung garis gaya. Garis gaya memiliki sifat-sifat berikut.
- Garis-garis gaya medan elektrostatik tidak pernah berpotongan.
- Garis-garis gaya medan elektrostatik selalu diarahkan dari muatan positif ke muatan negatif.
- Saat menggambarkan medan listrik menggunakan garis gaya, kerapatannya harus sebanding dengan modulus vektor kekuatan medan.
- Garis-garis gaya mulai dari muatan positif, atau tak terhingga, dan berakhir pada muatan negatif, atau tak terhingga. Kepadatan garis semakin besar, semakin besar ketegangan.
- Pada titik tertentu dalam ruang, hanya satu garis gaya yang dapat lewat, karena kekuatan medan listrik pada titik tertentu dalam ruang ditentukan secara unik.
Medan listrik disebut homogen jika vektor intensitasnya sama di semua titik dalam medan. Misalnya, kapasitor datar menciptakan medan yang seragam - dua pelat bermuatan sama dan berlawanan muatan, dipisahkan oleh lapisan dielektrik, dan jarak antara pelat jauh lebih kecil daripada ukuran pelat.
Di semua titik medan seragam per muatan q, dimasukkan ke dalam medan seragam dengan intensitas E, ada gaya yang sama besar dan arahnya sama dengan F = persamaan. Apalagi jika muatannya q positif, maka arah gaya bertepatan dengan arah vektor tegangan, dan jika muatannya negatif, maka vektor gaya dan tegangan berlawanan arah.
Muatan titik positif dan negatif ditunjukkan pada gambar:
Prinsip superposisi
Jika medan listrik yang diciptakan oleh beberapa benda bermuatan diselidiki menggunakan muatan uji, maka gaya yang dihasilkan ternyata sama dengan jumlah geometris gaya yang bekerja pada muatan uji dari masing-masing benda bermuatan secara terpisah. Akibatnya, kekuatan medan listrik yang diciptakan oleh sistem muatan pada titik tertentu dalam ruang sama dengan jumlah vektor kekuatan medan listrik yang dibuat pada titik yang sama oleh muatan secara terpisah:
Sifat medan listrik ini berarti bahwa medan mematuhi prinsip superposisi. Sesuai dengan hukum Coulomb, kuat medan elektrostatis yang ditimbulkan oleh muatan titik Q pada jarak r dari itu, sama dalam modulo:
Bidang ini disebut bidang Coulomb. Dalam medan Coulomb, arah vektor intensitas bergantung pada tanda muatan Q: jika Q> 0, maka vektor intensitas diarahkan menjauhi muatan, jika Q < 0, то вектор напряженности направлен к заряду. Величина напряжённости зависит от величины заряда, среды, в которой находится заряд, и уменьшается с увеличением расстояния.
Kuat medan listrik yang diciptakan oleh bidang bermuatan di dekat permukaannya:
Jadi, jika dalam tugas itu diperlukan untuk menentukan kekuatan medan sistem muatan, maka perlu untuk bertindak sesuai dengan yang berikut: algoritma:
- Menggambar gambar.
- Gambarkan kuat medan masing-masing muatan secara terpisah pada titik yang diinginkan. Ingatlah bahwa tegangan diarahkan ke muatan negatif dan menjauhi muatan positif.
- Hitung masing-masing tegangan menggunakan rumus yang sesuai.
- Tambahkan vektor tegangan secara geometris (yaitu secara vektor).
Energi potensial interaksi muatan
Muatan listrik berinteraksi satu sama lain dan dengan medan listrik. Setiap interaksi dijelaskan oleh energi potensial. Energi potensial interaksi dua muatan listrik titik dihitung dengan rumus:
Perhatikan kurangnya modul dalam biaya. Untuk muatan berlawanan, energi interaksi bernilai negatif. Rumus yang sama juga berlaku untuk energi interaksi bola dan bola bermuatan seragam. Seperti biasa, dalam hal ini jarak r diukur antara pusat bola atau bola. Jika ada lebih dari dua muatan, maka energi interaksinya harus dipertimbangkan sebagai berikut: bagi sistem muatan menjadi semua pasangan yang mungkin, hitung energi interaksi setiap pasangan dan jumlahkan semua energi untuk semua pasangan.
Masalah pada topik ini diselesaikan, serta masalah tentang hukum kekekalan energi mekanik: pertama, energi interaksi awal ditemukan, kemudian yang terakhir. Jika tugas meminta untuk menemukan pekerjaan pada pergerakan muatan, maka itu akan sama dengan perbedaan antara energi total awal dan akhir dari interaksi muatan. Energi interaksi juga dapat diubah menjadi energi kinetik atau menjadi energi jenis lain. Jika benda berada pada jarak yang sangat jauh, maka energi interaksinya diasumsikan 0.
Harap diperhatikan: jika tugas memerlukan pencarian jarak minimum atau maksimum antara benda (partikel) selama gerakan, maka kondisi ini akan terpenuhi pada saat partikel bergerak ke arah yang sama dengan kecepatan yang sama. Oleh karena itu, solusinya harus dimulai dengan menulis hukum kekekalan momentum, dari mana kecepatan yang sama ini ditemukan. Dan kemudian Anda harus menulis hukum kekekalan energi, dengan mempertimbangkan energi kinetik partikel dalam kasus kedua.
Potensi. Perbedaan potensial. Voltase
Medan elektrostatik memiliki sifat penting: kerja gaya medan elektrostatik ketika memindahkan muatan dari satu titik medan ke titik lain tidak bergantung pada bentuk lintasan, tetapi hanya ditentukan oleh posisi awal dan titik akhir dan besar muatan.
Konsekuensi dari independensi pekerjaan dari bentuk lintasan adalah pernyataan berikut: pekerjaan gaya medan elektrostatik ketika memindahkan muatan di sepanjang lintasan tertutup sama dengan nol.
Sifat potensial (ketidaktergantungan kerja dari bentuk lintasan) medan elektrostatik memungkinkan kita untuk memperkenalkan konsep energi potensial muatan dalam medan listrik. Dan kuantitas fisik yang sama dengan rasio energi potensial muatan listrik dalam medan elektrostatik dengan nilai muatan ini disebut potensi φ Medan listrik:
Potensi φ adalah karakteristik energi medan elektrostatik. Dalam Satuan Sistem Internasional (SI), satuan potensial (dan karenanya beda potensial, yaitu tegangan) adalah volt [V]. Potensial adalah besaran skalar.
Dalam banyak masalah elektrostatika, ketika menghitung potensial, lebih mudah untuk mengambil titik tak terhingga sebagai titik referensi, di mana nilai-nilai energi potensial dan potensial hilang. Dalam hal ini, konsep potensial dapat didefinisikan sebagai berikut: potensial medan pada suatu titik tertentu dalam ruang sama dengan kerja yang dilakukan oleh gaya-gaya listrik ketika satu unit muatan positif dipindahkan dari suatu titik tertentu hingga tak terhingga.
Mengingat rumus energi potensial interaksi dua muatan titik dan membaginya dengan nilai salah satu muatan sesuai dengan definisi potensial, kita mendapatkan bahwa potensi φ bidang muatan titik Q pada jarak r dari itu relatif ke titik di tak terhingga dihitung sebagai berikut:
Potensial yang dihitung dengan rumus ini bisa positif atau negatif, tergantung pada tanda muatan yang menciptakannya. Rumus yang sama menyatakan potensial medan dari bola (atau bola) bermuatan seragam di r ≥ R(di luar bola atau bola), di mana R adalah jari-jari bola, dan jarak r diukur dari pusat bola.
Untuk representasi visual dari medan listrik, bersama dengan garis gaya, gunakan permukaan ekuipotensial. Permukaan di semua titik yang potensial medan listriknya sama disebut permukaan ekuipotensial atau permukaan dengan potensial yang sama. Garis-garis medan listrik selalu tegak lurus terhadap permukaan ekipotensial. Permukaan ekuipotensial medan Coulomb dari muatan titik adalah bola konsentris.
Listrik voltase itu hanya perbedaan potensial, yaitu. definisi tegangan listrik dapat diberikan dengan rumus:
Dalam medan listrik seragam, ada hubungan antara kuat medan dan tegangan:
Kerja medan listrik dapat dihitung sebagai perbedaan antara energi potensial awal dan akhir sistem muatan:
Kerja medan listrik dalam kasus umum juga dapat dihitung menggunakan salah satu rumus:
Dalam medan seragam, ketika muatan bergerak sepanjang garis gayanya, kerja medan juga dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut:
Dalam rumus ini:
- φ adalah potensial medan listrik.
- ∆φ - perbedaan potensial.
- W adalah energi potensial muatan dalam medan listrik eksternal.
- SEBUAH- kerja medan listrik pada pergerakan muatan (muatan).
- q adalah muatan yang bergerak dalam medan listrik eksternal.
- kamu- voltase.
- E adalah kuat medan listrik.
- d atau aku adalah jarak perpindahan muatan sepanjang garis gaya.
Dalam semua rumus sebelumnya, itu secara khusus tentang pekerjaan medan elektrostatik, tetapi jika masalah mengatakan bahwa "pekerjaan harus dilakukan", atau tentang "pekerjaan gaya eksternal", maka pekerjaan ini harus dipertimbangkan dalam dengan cara yang sama seperti pekerjaan lapangan, tetapi dengan tanda yang berlawanan.
Prinsip superposisi potensial
Dari prinsip superposisi kuat medan yang ditimbulkan oleh muatan listrik, berikut prinsip superposisi potensial (dalam hal ini, tanda potensial medan bergantung pada tanda muatan yang menciptakan medan):
Perhatikan betapa lebih mudahnya menerapkan prinsip superposisi potensial daripada tegangan. Potensial adalah besaran skalar yang tidak memiliki arah. Menambahkan potensi hanyalah menjumlahkan nilai numerik.
kapasitansi listrik. kapasitor datar
Ketika muatan dikomunikasikan ke konduktor, selalu ada batas tertentu, lebih dari itu tidak mungkin untuk mengisi tubuh. Untuk mengkarakterisasi kemampuan suatu benda untuk mengakumulasi muatan listrik, konsep ini diperkenalkan kapasitansi listrik. Kapasitansi konduktor soliter adalah rasio muatannya terhadap potensial:
Dalam sistem SI, kapasitansi diukur dalam Farad [F]. 1 Farad adalah kapasitansi yang sangat besar. Sebagai perbandingan, kapasitansi seluruh bola dunia jauh lebih kecil dari satu farad. Kapasitansi suatu konduktor tidak bergantung pada muatannya atau pada potensial bendanya. Demikian pula, kepadatan tidak tergantung pada massa atau volume tubuh. Kapasitas hanya bergantung pada bentuk tubuh, dimensinya, dan sifat-sifat lingkungannya.
Kapasitas listrik sistem dua konduktor disebut besaran fisis, yang didefinisikan sebagai rasio muatan q salah satu konduktor dengan beda potensial φ diantara mereka:
Nilai kapasitansi listrik dari konduktor tergantung pada bentuk dan ukuran konduktor dan pada sifat dielektrik yang memisahkan konduktor. Ada konfigurasi konduktor di mana medan listrik terkonsentrasi (terlokalisasi) hanya di wilayah ruang tertentu. Sistem seperti ini disebut kapasitor, dan konduktor yang membentuk kapasitor disebut menghadap.
Kapasitor paling sederhana adalah sistem dua pelat konduktif datar yang terletak sejajar satu sama lain pada jarak kecil dibandingkan dengan dimensi pelat dan dipisahkan oleh lapisan dielektrik. Kapasitor semacam itu disebut datar. Medan listrik kapasitor datar terutama terlokalisasi di antara pelat.
Setiap pelat bermuatan kapasitor datar menciptakan medan listrik di dekat permukaannya, modulus intensitasnya dinyatakan oleh rasio yang telah diberikan di atas. Maka modulus kuat medan akhir di dalam kapasitor yang dibuat oleh dua pelat sama dengan:
Di luar kapasitor, medan listrik kedua pelat diarahkan ke arah yang berbeda, dan oleh karena itu medan elektrostatik yang dihasilkan E= 0. dapat dihitung dengan menggunakan rumus :
Dengan demikian, kapasitansi kapasitor datar berbanding lurus dengan luas pelat (pelat) dan berbanding terbalik dengan jarak di antara mereka. Jika ruang antara pelat diisi dengan dielektrik, kapasitansi kapasitor meningkat sebesar ε satu kali. perhatikan itu S dalam rumus ini hanya ada luas satu pelat kapasitor. Ketika dalam masalah mereka berbicara tentang "area lempeng", yang mereka maksud adalah nilai ini. Anda tidak boleh mengalikan atau membagi dengan 2.
Sekali lagi, kami menyajikan rumus untuk muatan kapasitor. Dengan muatan kapasitor hanya berarti muatan lapisan positifnya:
Gaya tarik-menarik pelat kapasitor. Gaya yang bekerja pada setiap pelat ditentukan bukan oleh medan total kapasitor, tetapi oleh medan yang diciptakan oleh pelat yang berlawanan (pelat tidak bekerja dengan sendirinya). Kekuatan medan ini sama dengan setengah kekuatan medan penuh, dan kekuatan interaksi pelat:
energi kapasitor. Ini juga disebut energi medan listrik di dalam kapasitor. Pengalaman menunjukkan bahwa kapasitor bermuatan mengandung simpanan energi. Energi kapasitor yang bermuatan sama dengan kerja gaya luar yang harus dikeluarkan untuk mengisi kapasitor. Ada tiga bentuk ekivalen dari penulisan rumus energi kapasitor (mereka mengikuti satu dari yang lain jika Anda menggunakan hubungan q = CU):
Berikan perhatian khusus pada frasa: "Kapasitor terhubung ke sumbernya." Ini berarti bahwa tegangan melintasi kapasitor tidak berubah. Dan kalimat "Kapasitor diisi dan diputus dari sumbernya" berarti muatan kapasitor tidak akan berubah.
Energi medan listrik
Energi listrik harus dianggap sebagai energi potensial yang tersimpan dalam kapasitor bermuatan. Menurut konsep modern, energi listrik kapasitor dilokalisasi di ruang antara pelat kapasitor, yaitu di medan listrik. Oleh karena itu, disebut energi medan listrik. Energi benda bermuatan terkonsentrasi di ruang di mana ada medan listrik, mis. kita dapat berbicara tentang energi medan listrik. Misalnya, dalam kapasitor, energi terkonsentrasi di ruang antara pelatnya. Dengan demikian, masuk akal untuk memperkenalkan karakteristik fisik baru - kerapatan energi volumetrik dari medan listrik. Dengan menggunakan contoh kapasitor datar, Anda bisa mendapatkan rumus berikut untuk kerapatan energi volumetrik (atau energi per satuan volume medan listrik):
Koneksi kapasitor
Koneksi paralel kapasitor- untuk meningkatkan kapasitas. Kapasitor dihubungkan oleh pelat bermuatan serupa, seolah-olah meningkatkan luas pelat yang bermuatan sama. Tegangan pada semua kapasitor sama, muatan total sama dengan jumlah muatan masing-masing kapasitor, dan kapasitansi total juga sama dengan jumlah kapasitansi semua kapasitor yang dihubungkan paralel. Mari kita tuliskan rumus untuk koneksi paralel kapasitor:
Pada koneksi seri kapasitor kapasitansi total baterai kapasitor selalu kurang dari kapasitansi kapasitor terkecil yang termasuk dalam baterai. Sambungan seri digunakan untuk meningkatkan tegangan tembus kapasitor. Mari kita tuliskan rumus untuk koneksi seri kapasitor. Kapasitansi total kapasitor terhubung seri ditemukan dari rasio:
Dari hukum kekekalan muatan dapat disimpulkan bahwa muatan pada pelat yang berdekatan adalah sama:
Tegangan sama dengan jumlah tegangan pada masing-masing kapasitor.
Untuk dua kapasitor secara seri, rumus di atas akan memberikan kita ekspresi berikut untuk kapasitansi total:
Untuk N kapasitor terhubung seri identik:
bola konduktif
Kuat medan di dalam konduktor bermuatan adalah nol. Jika tidak, gaya listrik akan bekerja pada muatan bebas di dalam konduktor, yang akan memaksa muatan ini bergerak di dalam konduktor. Gerakan ini, pada gilirannya, akan menyebabkan pemanasan konduktor bermuatan, yang sebenarnya tidak terjadi.
Fakta bahwa tidak ada medan listrik di dalam konduktor dapat dipahami dengan cara lain: jika ya, maka partikel bermuatan akan bergerak lagi, dan mereka akan bergerak sedemikian rupa untuk mengurangi medan ini menjadi nol oleh medannya sendiri, karena. sebenarnya, mereka tidak mau bergerak, karena sistem apa pun cenderung seimbang. Cepat atau lambat, semua muatan yang bergerak akan berhenti tepat di tempat itu, sehingga medan di dalam konduktor menjadi sama dengan nol.
Pada permukaan konduktor, kuat medan listrik maksimum. Besarnya kuat medan listrik dari bola bermuatan di luarnya berkurang dengan jarak dari konduktor dan dihitung menggunakan rumus yang mirip dengan rumus kuat medan muatan titik, di mana jarak diukur dari pusat bola. .
Karena kuat medan di dalam konduktor bermuatan adalah nol, maka potensial di semua titik di dalam dan di permukaan konduktor adalah sama (hanya dalam kasus ini, beda potensial, dan karenanya tegangan, adalah nol). Potensial di dalam bola bermuatan sama dengan potensial di permukaan. Potensi di luar bola dihitung dengan rumus yang mirip dengan rumus potensial muatan titik, di mana jarak diukur dari pusat bola.
Radius R:
Jika bola dikelilingi oleh dielektrik, maka:
Sifat konduktor dalam medan listrik
- Di dalam konduktor, kekuatan medan selalu nol.
- Potensial di dalam konduktor adalah sama di semua titik dan sama dengan potensial permukaan konduktor. Ketika dalam masalah mereka mengatakan bahwa "konduktor bermuatan potensial ... V", maka yang mereka maksud adalah potensial permukaan.
- Di luar konduktor dekat permukaannya, kekuatan medan selalu tegak lurus terhadap permukaan.
- Jika konduktor diberi muatan, maka ia akan terdistribusi secara sempurna pada lapisan yang sangat tipis di dekat permukaan konduktor (biasanya dikatakan bahwa seluruh muatan konduktor terdistribusi pada permukaannya). Ini mudah dijelaskan: faktanya adalah bahwa dengan memberikan muatan ke tubuh, kami mentransfer pembawa muatan dengan tanda yang sama ke sana, mis. seperti muatan yang saling tolak menolak. Ini berarti bahwa mereka akan berusaha untuk menyebar satu sama lain ke jarak maksimum yang mungkin, yaitu. menumpuk di tepi konduktor. Akibatnya, jika konduktor dilepas dari inti, maka sifat elektrostatiknya tidak akan berubah dengan cara apa pun.
- Di luar konduktor, kuat medan semakin besar, semakin melengkung permukaan konduktor. Nilai tegangan maksimum dicapai di dekat ujung dan patahan tajam permukaan konduktor.
Catatan tentang pemecahan masalah yang kompleks
1. Pembumian sesuatu berarti koneksi oleh konduktor objek ini dengan Bumi. Pada saat yang sama, potensi Bumi dan objek yang ada disamakan, dan muatan yang diperlukan untuk ini mengalir melintasi konduktor dari Bumi ke objek atau sebaliknya. Dalam hal ini, perlu untuk mempertimbangkan beberapa faktor yang mengikuti dari fakta bahwa Bumi jauh lebih besar daripada objek apa pun yang terletak di atasnya:
- Muatan total Bumi bersyarat nol, sehingga potensinya juga nol, dan akan tetap nol setelah objek terhubung ke Bumi. Singkatnya, ke tanah berarti meniadakan potensi suatu objek.
- Untuk meniadakan potensi (dan karenanya muatan objek itu sendiri, yang bisa saja positif dan negatif sebelumnya), objek harus menerima atau memberi Bumi beberapa (bahkan mungkin muatan yang sangat besar), dan Bumi akan selalu mampu memberikan kesempatan seperti itu.
2. Kami ulangi sekali lagi: jarak antara benda-benda tolak minimal pada saat kecepatannya menjadi sama besarnya dan diarahkan ke arah yang sama (kecepatan relatif muatan adalah nol). Pada saat ini, energi potensial interaksi muatan maksimum. Jarak antara benda-benda yang menarik adalah maksimum, juga pada saat persamaan kecepatan yang diarahkan ke satu arah.
3. Jika masalah memiliki sistem yang terdiri dari sejumlah besar muatan, maka perlu untuk mempertimbangkan dan menggambarkan gaya yang bekerja pada muatan yang tidak berada di pusat simetri.
Implementasi yang sukses, rajin dan bertanggung jawab dari ketiga poin ini akan memungkinkan Anda untuk menunjukkan hasil yang sangat baik pada CT, maksimal dari apa yang Anda mampu.
Menemukan kesalahan?
Jika Anda, seperti yang Anda lihat, menemukan kesalahan dalam materi pelatihan, silakan tulis melalui surat. Anda juga dapat menulis tentang kesalahan di jejaring sosial (). Dalam surat itu, tunjukkan mata pelajaran (fisika atau matematika), nama atau nomor topik atau tes, nomor tugas, atau tempat dalam teks (halaman) di mana, menurut Anda, ada kesalahan. Jelaskan juga apa dugaan kesalahan itu. Surat Anda tidak akan luput dari perhatian, kesalahannya akan diperbaiki, atau Anda akan dijelaskan mengapa itu bukan kesalahan.
di mana F- modulus gaya interaksi dua muatan titik dengan nilai q 1 dan q 2 , r- jarak antar muatan - permitivitas dielektrik medium, 0 - konstanta dielektrik.
Kuat medan listrik
di mana
- gaya yang bekerja pada muatan titik q 0
ditempatkan pada titik tertentu di lapangan.
Kekuatan medan muatan titik (modulo)
di mana r- jarak dari muatan q ke titik di mana tegangan ditentukan.
Kekuatan medan yang dihasilkan oleh sistem muatan titik (prinsip superposisi medan listrik)
di mana
- intensitas pada titik tertentu dari medan yang diciptakan oleh muatan ke-i.
Modulus kekuatan medan yang diciptakan oleh bidang bermuatan seragam tak terbatas:
di mana 
adalah kerapatan muatan permukaan.
Modulus kuat medan kapasitor datar di bagian tengahnya
.
Rumus ini valid jika jarak antara pelat jauh lebih kecil daripada dimensi linier pelat kapasitor.
ketegangan medan yang dibuat oleh benang (atau silinder) bermuatan seragam yang panjangnya tak terhingga pada suatu jarak r dari ulir atau sumbu modulo silinder:
,
di mana 
- kerapatan muatan linier.
a) melalui permukaan sewenang-wenang yang ditempatkan di bidang yang tidak homogen
,
di mana
- sudut antara vektor tegangan
dan normal 
ke elemen permukaan dS- luas elemen permukaan, E n- proyeksi vektor tegangan pada normal;
b) melalui permukaan datar yang ditempatkan dalam medan listrik seragam:
,
c) melalui permukaan tertutup:
,
di mana integrasi dilakukan di seluruh permukaan.
teorema Gauss. Aliran vektor intensitas melalui setiap permukaan tertutup S sama dengan jumlah aljabar muatan q 1 , q 2 ... q n ditutupi oleh permukaan ini, dibagi dengan 0 .
.
Fluks vektor perpindahan listrik dinyatakan sama dengan fluks vektor kuat medan listrik:
a) mengalir melalui permukaan datar jika medannya seragam
b) dalam kasus medan yang tidak homogen dan permukaan yang berubah-ubah
,
di mana D n- proyeksi vektor 
ke arah normal ke elemen permukaan, yang luasnya sama dengan dS.
teorema Gauss. Fluks vektor induksi listrik melalui permukaan tertutup S menutupi biaya q 1 , q 2 ... q n, adalah sama dengan
,
di mana n- jumlah muatan yang tertutup di dalam permukaan tertutup (muatan dengan tandanya sendiri).
Energi potensial sistem dua muatan titik Q dan q dengan ketentuan W= 0, ditemukan dengan rumus:
P =
,
di mana r- jarak antar muatan. Energi potensial positif dalam interaksi muatan yang sama dan negatif dalam interaksi muatan yang tidak sejenis.
Potensi medan listrik yang diciptakan oleh muatan titik Q pada jarak r
=
,
Potensi medan listrik yang diciptakan oleh bola logam dengan jari-jari R, membawa muatan Q:
=
(r R; bidang di dalam dan di permukaan bola),
=
(r
>
R; lapangan di luar bola).
Potensi medan listrik yang diciptakan oleh sistem n muatan titik sesuai dengan prinsip superposisi medan listrik sama dengan jumlah aljabar potensial 1 , 2 ,…, n, dibuat oleh biaya q 1 , q 2 , ..., q n pada titik tertentu di lapangan
=
.
Hubungan potensial dengan tegangan:
a) secara umum 
= -qrad
atau 
=
;
b) dalam kasus medan homogen
E
= 
,
di mana d- jarak antara permukaan ekuipotensial dengan potensial 1 dan 2 di sepanjang saluran listrik;
c) dalam kasus bidang dengan simetri pusat atau aksial 
dimana turunannya 
diambil sepanjang garis kekuatan.
Usaha yang dilakukan oleh gaya medan untuk memindahkan muatan q dari titik 1 ke titik 2
A=q( 1 - 2 ),
di mana ( 1 - 2 ) adalah beda potensial antara titik awal dan titik akhir medan.
Beda potensial dan kuat medan listrik dihubungkan oleh hubungan
(
1
-
2
)
=
,
di mana E e- proyeksi vektor tegangan 
ke arah perjalanan dl.
Kapasitansi listrik dari konduktor soliter ditentukan oleh rasio muatan q pada konduktor ke potensial konduktor .
.
Kapasitor kapasitansi:
,
di mana ( 1 - 2 ) = kamu- beda potensial (tegangan) antara pelat kapasitor; q- modul pengisian daya pada satu pelat kapasitor.
Kapasitansi listrik bola konduktor (bola) dalam SI
c = 4 0 R,
di mana R- radius bola, - permitivitas relatif medium; 0 = 8.8510 -12 F/m.
Kapasitansi listrik kapasitor datar dalam sistem SI:
,
di mana S- luas satu piring; d- jarak antar pelat.
Kapasitansi kapasitor bola (dua bola konsentris dengan jari-jari R 1 dan R 2 , ruang antara yang diisi dengan dielektrik, dengan permitivitas ):
.
Kapasitansi kapasitor silinder (dua silinder koaksial dengan panjang aku dan jari-jari R 1 dan R 2 , ruang di antara mereka diisi dengan dielektrik dengan permitivitas )
.
Kapasitas baterai n kapasitor yang dirangkai seri ditentukan oleh hubungan
.
Dua rumus terakhir berlaku untuk menentukan kapasitansi kapasitor multilayer. Susunan lapisan sejajar dengan pelat sesuai dengan koneksi seri kapasitor lapisan tunggal; jika batas-batas lapisan tegak lurus terhadap pelat, maka dianggap ada hubungan paralel kapasitor satu lapis.
Energi potensial sistem muatan titik tetap
.
Di Sini saya- potensi medan yang dibuat pada titik di mana muatan berada q saya, dengan segala biaya kecuali saya th; n adalah jumlah total biaya.
Kepadatan energi volumetrik medan listrik (energi per satuan volume):
=
=
=
,
di mana D- besarnya vektor perpindahan listrik.
Energi medan seragam:
P = V.
Energi medan tidak homogen:
P =
.
