物質の物理的性質 自然界には正電荷と負電荷の 2 種類があります。電荷とは電子や陽子のことを指しますが、電子は負の電荷を持ち、陽子は負の電荷を持ちます。正の電荷を持つ

物理学によると、絹でこすったガラス棒はプラスの電荷を持ち、毛皮でこすったゴム棒はマイナスの電荷を持ちます。

荷電体の基本特性: 光と小さな物体を引き寄せる 電荷間の相互作用の法則: 似た電荷は互いに反発し、異なる電荷は互いに引き付け合う

点電荷: 帯電体自体のサイズや形状が研究課題にほとんど影響を与えない場合、帯電体は点電荷と見なすことができます。

元素電荷: e=1.6×10⁻¹⁹C すべての帯電した物体の電荷は元素電荷の整数倍です。陽子と陽電子の電荷は元素電荷と同じです。 帯電量はアメリカの物理学者ミリカンが油滴実験により測定したもので、元素帯電量は最小の帯電量です。 元素電荷は鉄ではなく、電子または陽子の電荷の絶対値である数値です。陽子でも電子でもありません。

静電界

内容: 電荷は、何もないところから生成されることも消滅することもありません。転送プロセス中に、あるオブジェクトから別のオブジェクトに、またはオブジェクトのある部分から別の部分にのみ転送されます。電荷の総量は変化しません。 別の表現方法: 外部との電荷交換が存在せず、電荷の代数和が変化しないシステム

電話の中和の本質：プラスとマイナスの電荷の組み合わせ、プラスとマイナスの電荷（原子核と電子）で構成される安定系（原子核の周りを移動する電子）

出発点

本質: 帯電している物体の本質は、電子の移動 (利得と損失) が正味の電荷を示し、したがって電気的特性を示すことです。 電荷の分離、結合、転送のプロセス中、電荷の代数和は変化しません。

内容: 真空中の 2 つの静止点電荷間の相互作用力は、それらの電荷の積に比例し、それらの距離の 2 乗に反比例します。力の方向は、それらを結ぶ線上にあります。

式：F=k(q₁・q₂)/r² k は静電力定数、k=9.0×10⁹N・m²/C² r は 2 つの点電荷間の距離です q₁、q₂ は 2 点電荷の電荷です。

クーロンの法則はクーロンによってねじり平衡によって研究され、k はマクスウェルの方程式に基づいて後世によって計算されました。

適用条件: 真空中の静止点電荷 (1) 空気中では、2 点電荷間の力は真空中でのそれとほぼ等しい。この公式はそのまま適用できる。 (2) 2 つの帯電物体間の距離がそれら自体の大きさよりもはるかに大きい場合、帯電物体は点電荷とみなすことができます。

2つの帯電物体間のクーロン力は、作用力と反力のペアであり、一般に計算の際には電荷の絶対値を計算サイズに代入し、「似た電荷は反発し、異なる電荷は引き合う」という基準で判断します。お互いの力の方向

接触帯電では、2 つの同一の導体が接触前に同じ電荷を持っている場合、それらは分離後に合計電荷を均等に共有します。接触前に両方が同じ電荷を持っている場合は、加算後に最初に中和する必要があります。残りの電荷は均等に分割されます。

2 つの同一の導体の場合、複数の接触のプロセスにより総電荷が均等に再分割されます。

均一に帯電した 2 つの絶縁球の場合、それらは球の中心に電荷が集中した点電荷とみなすことができ、r は球の中心間の距離です。

2 つの帯電した導体の場合、静電誘導によって生じる帯電体上の不均一な電荷分布の現象を考慮する必要がありますが、クーロンの法則をそのまま定量的な計算に使用することはできませんが、定量的な判断を行うためにクーロンの法則を使用することができます。 同様の電荷は互いに反発します: F＜k(q₁・q₂)/r² 異なる電荷が互いに引き合う: F>k(q₁•q₂)/r²

バランス条件: 3 番目の点電荷における 2 つの点電荷の結合磁場強度がゼロであるか、各点電荷にかかる 2 つのクーロン力の大きさが等しく、方向が逆でなければなりません。

バランスの法則

電荷分布則: √q₁q₃=√q₁q₂ √q₂q₃

クーロン力の作用下では、電荷の釣り合い問題は力学における物体の釣り合い問題と同じです。

2 つの帯電体が相対的に移動する場合、帯電体間の距離が変化すると、クーロン力の大きさも変化します。運動が発生し進行するにつれて、荷電物体の力の状況が変化し、その力の状況が運動の状態に影響を与えるため、この種の問題の特徴は、力と運動が相互に制限し合うことです。 、帯電した物体 この種の問題を解決する鍵は、変化する加速度の動きです。カウの第 2 法則を使用して、動きと力の関係を明確に分析することです。

このとき、２つの帯電体間には相対運動はなく、クーロン力は一定の力であり、通常、帯電体は等速で直線運動する。 「分離法」を使用して、帯電した物体の力と動きを解析できます。

可変加速度運動は、通常、加速度がゼロのときに速度が最大値をとるという力学的臨界値の問題を抱えており、それが最大値になるか最小値になるかは、初期瞬間の物体の運動状態によって決まります。その後の運動と力の関係。

定義: 電場は、電荷の周囲に存在し、電荷間の相互作用を伝達できる特別な目的物質です。「場」の概念はファラデーによって最初に提案されました。

基本的な特性: 電荷に加わる電場の力は、電場力と呼ばれます。

電荷間の相互作用は電場によって行われます

物体が帯電している限り、その周囲の空間には電場が存在するはずです

電界強度: 電界内の特定の点に置かれたテスト充電器が受ける電界力 F と、それが運ぶ電荷量 q との比は、その点での電界強度、または略して電界強度と呼ばれます。文字Eで表されます。

定義式：F=F/q（すべての電場に適用）

単位: 国際単位系では、ニュートン/柱 (N/C)、ボルト/メートル (V/m) です。

電界強度は、比率定義法によって定義される物理量です。その大きさは、それを定義するために使用される物理量 F および q とは何の関係もありません。数値的には F/q に等しいだけです (この式を使用して電界強度を計算すると、 F と q は両方とも絶対値を指します)、その大きさは電場自体によって決まります

物理的意味: 電荷に力を及ぼす電場の能力を特徴付けるために使用されます。

絶対性: 場の元の電荷が決まると、空間内の各点の場の強さと方向が決まります。

電界強度はベクトルであり、電界のある点における電界強度の方向が、その点で正電荷が受ける電界の力の方向と同じであり、電界の方向とは反対であることを規定します。その時点でマイナス電荷が経験する場力。

電界の強さの方向は、電界線の性質から決定できます。 電力線が直線の場合、電力線上の特定の点における電界の強さの方向は、電力線が指す方向になります。 電界線が曲線の場合、曲線上の点における接線方向は、その点における電界強度の方向を表します。

式: E=kQ/r² Q はフィールドソース電荷の電荷量です r は点から電場源電荷までの距離です。

方向: フィールドソースの電荷が正電荷の場合、特定の点のフィールド強度の方向は、その点に沿ってフィールドソースの電荷から遠ざかり、フィールドソースの電荷が負の電荷の場合、フィールド強度の方向。ある点の線はフィールドソース電荷の線に沿っています。その線はフィールドソース電荷を指します。

適用条件: (1)、真空 (2)、静止点電荷

計算方法

比較する

原理: 電界のある点における電界強度は、その点の周囲のすべての点電荷が単独で存在する場合、その点で生成される電界強度のベクトル和に等しい。

場の強さのベクトル和の重ね合わせは、ベクトルの平行四辺形の法則に従います。

同等の方法 同じ効果を確保しながら、複雑な電界シナリオを単純またはよく知られた電界シナリオに変換します。

対称 空間に対称的に分布した電荷を利用して形成される電場は対称性の性質を持っています。

微量要素法 帯電した物体を多くの小さな単位に分割し、点電荷電界強度の計算式を使用して特定のマイクロ単位の電界強度を求め、次に対称法を使用して各微小円の電界強度を重ね合わせて、その微小単位の電界強度を求めます。充電された本体。

補償法 問題で与えられた条件に基づいて物理モデルを確立する

極端仮説法（電界強度分布特性の定性解析）

電力線は正の電荷または無限大から始まり、無限大または負の電荷で終わります。

電場線は交差せず、接線しておらず、電場内で閉じていません

同じ電場では、電力線が密な場合は電場強度が大きくなり、電力線が疎な場合は電場強度が小さくなります。

電力線上の点の接線方向は、その点における電界強度の方向を表します。

電位は電力線の方向に沿って徐々に減少します

電力線と等電位面は交差する部分で互いに垂直になります

電界強度の方向を決定します。電界線上の任意の点の接線方向が、その点における電界の方向になります。

電場の力の方向を決定します。正電荷の力の方向はその点での電力線の接線方向と同じであり、負電荷の力の方向は電場の接線方向と反対です。その時のライン。

電場の強度を決定する (定性的): 電力線が密集している場所では電場の強度が大きく、電力線によって出力される電場の強度は小さくなります。これを使用して決定できます。電荷の力と加速度の大きさ。

電位のレベルと電位の減少速度を決定します。電位は電力線の方向に沿って徐々に減少し、電位が最も早く減少する方向が電界強度の方向です。

ポイントチャージ

2つの等しい料金

他の一般的な電場の電力線

場の強さ、電場の力、加速度、電位の関係は、電力線の密度によって判断できます。

電位エネルギーと運動エネルギーの大小、仕事の正負は、関数関係、運動エネルギー定理、エネルギー保存によって判断する必要があります。荷電粒子が運動中に電場力のみの影響を受ける場合、粒子の起電力と運動エネルギーの総量は変化せず、電場力は正の仕事をし、運動エネルギーは増加し、電位エネルギーは減少します。

荷電粒子が電場中で曲線運動をするとき、合力の方向は軌道の凹側を指すため、電場の方向または粒子の電界および性的場の強度の方向を決定できます。

「速度線」（初期位置における運動軌跡の接線）と「力線」（初期位置における電力線の接線方向）を描き、粒子の速度の変化を解析します。 2 つの間の角度。

「未知の３つの時間の分類議論」：電荷の正負、電界の強さの方向または等電位面の電位の高さ、電荷の移動方向、またはそれらのいずれかが既知である、決定されるさまざまな量は順番に分析できます。3 つすべてがわからない場合は、仮説手法を使用してそれぞれの状況を個別に議論する必要があります。

電界のある点における電荷の電位エネルギーとその電荷量の比

定義: φ=Ep/q

オフスケール: 電位は正と負に分けられるスカラー量であり、その正(負)は、この点の TV が電位ゼロ点よりも高い(低い)ことを意味します。

相対論：電位は相対論的であり、同じ点の電位は電位ゼロ点によって異なります。通常、無限大または地球の電位はゼロです。

同じ等電位面上の任意の 2 点間で電荷を移動させる電場の力は機能しません。

等電位面は電力線に対して垂直、つまり電界強度の方向に対して垂直でなければなりません。

電力線は常に、より高い電位の等電位面からより低い電位の等電位面に向かっています。

算術等電位面が密になれば電界強度は大きくなり、逆に電界強度は小さくなる。

定義: 電界のある点における電荷の位置エネルギーは、電荷をその点から電位ゼロ点に移動させるときに電界の力によって行われる仕事に等しい。

電場力による仕事と電位エネルギーの変化の関係: 電場力による仕事は、電位エネルギーの減少に等しい

定性分析

定量的な計算