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Galleria mappe mentale campo elettrostatico

campo elettrostatico

Questa è una mappa mentale sul campo elettrostatico. Il campo elettrostatico si riferisce al campo elettrico osservato quando un osservatore è relativamente stazionario con una carica la cui carica non cambia nel tempo.

Modificato alle 2024-04-08 21:54:30

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campo elettrostatico

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campo elettrostatico

Prima parte Campo elettrostatico

Quantizzazione della carica Legge di conservazione della carica Campo elettrostatico

Quantizzazione della carica: q=±ne (n=1,2,3...) e=1.602×10^(-19)

La legge di conservazione della carica: in un sistema senza elettricità e senza scambi con il mondo esterno, qualunque processo avvenga, la somma algebrica delle cariche positive e negative nel sistema rimane invariata.

Legge di Coulomb: condizioni applicabili: carica puntiforme nel vuoto

Principio di sovrapposizione delle forze elettrostatiche:

Proprietà fondamentali dei campi elettrici

(1) Qualsiasi carica accumulata nel campo elettrico ha una forza

(2) La forza del campo elettrico funziona sulle cariche in movimento

Intensità del campo elettrico Principio di sovrapposizione dell'intensità del campo

Intensità del campo elettrico: l'intensità è uguale alla forza esercitata dalla carica unitaria in quel punto, e la direzione è la direzione della forza esercitata dalla carica positiva in quel punto.

L'intensità del campo elettrico di una carica puntiforme:

Principio di sovrapposizione dell'intensità di campo:

momento di dipolo elettrico

Dipolo elettrico: coppia di cariche ravvicinate con proprietà elettriche uguali e opposte.

Sulla linea verticale centrale:

Linea di estensione:

Momento di dipolo elettrico:

Distribuzione dell'intensità del campo elettrico di diversi oggetti carichi tipici

Anello carico:

Filo diritto, carico uniformemente, attorno ad un punto

Filo dritto infinitamente longevo:

Disco carico uniformemente:

Piano infinitamente carico:

Intensità del campo elettrico su una sfera carica uniformemente:

All'interno della sfera: 0

Fuori dalla sfera:

Sfera carica uniformemente:

Quando r<R

Quando r>R

Teorema di Gauss del flusso dell’intensità del campo elettrico

Flusso dell'intensità del campo elettrico:

Teorema di Gauss:

Passaggi per applicare il teorema di Gauss per trovare l'intensità del campo

Analizzare la simmetria

Seleziona la superficie gaussiana in base alla simmetria

Calcolare l’intensità del campo elettrico secondo il teorema di Gauss

Il teorema del circuito del campo elettrostatico:

Teorema dell'anello di campo elettrostatico Energia potenziale elettrica Potenziale elettrico

Energia potenziale elettrica:

Potenziale elettrico (la relazione integrale tra intensità di campo e potenziale elettrico):

Differenza di potenziale:

Potenziale elettrico di una carica puntiforme:

Differenza potenziale e incremento potenziale:

Principio di sovrapposizione del potenziale elettrico, intensità del campo elettrico e gradiente di potenziale elettrico

Principio di potenziale sovrapposizione:

Distribuzione potenziale di diversi corpi carichi tipici

Qualsiasi punto nel modello del dipolo elettrico:

Asse dell'anello carico uniformemente:

Sfera carica uniformemente:

Quando r<R

Quando r>R

Retta caricata infinitamente lunga:

sfera uniformemente carica

Quando r<R

Quando r>R

Intensità del campo elettrico e gradiente potenziale

(La relazione differenziale tra potenziale elettrico e intensità del campo elettrico)

Parte 2 Conduttori e dielettrici nei campi elettrostatici

conduttore in campo elettrostatico

induzione elettrostatica dei conduttori

Elettroni liberi: elettroni che possono muoversi liberamente all'interno di un conduttore

Equilibrio elettrostatico: uno stato in cui non vi è alcun movimento direzionale macroscopico delle cariche su un conduttore

Condizioni di equilibrio elettrostatico: l'intensità del campo all'interno del conduttore è zero ovunque

Distribuzione della carica sulla superficie di un conduttore:

Conduttore isolato: solo la superficie genera carica netta, non esiste una distribuzione interna di carica e la densità di distribuzione della carica è correlata positivamente alla sua curvatura superficiale.

Conduttore di cavità:

Non ci sono altri oggetti carichi nella cavità e la carica può essere distribuita solo sulla superficie esterna

Ci sono altri corpi carichi nella cavità e le cariche esistono sia sulla superficie interna che su quella esterna. Il teorema di Gauss mostra che la carica sulla superficie interna del conduttore è uguale alla carica sulla superficie del corpo carico nella cavità. la somma algebrica è zero.

Dielettrici nei campi elettrostatici

polarizzazione del dielettrico

polarizzazione

Polarizzazione dello spostamento (molecole non polari)

Polarizzazione dell'orientamento (con molecole polari)

Cambiamenti nell'intensità del campo all'interno del mezzo:

Vettore dell'intensità di polarizzazione: la somma vettoriale dei momenti di dipolo elettrico delle molecole all'interno dell'unità di volume (che descrive l'intensità della polarizzazione)

La relazione tra carica di polarizzazione e carica gratuita:

Teorema di Gauss degli spostamenti elettrici in presenza di mezzo

Vettore di spostamento elettrico:

Teorema di Gauss in presenza di mezzo:

Avviso

In un mezzo non uniforme, la linea E è discontinua e la linea D è continua.

E determina la forza sulla carica, D no

condensatore condensatore

capacità del condensatore

I passaggi generali per trovare la capacità di un condensatore: assumere la carica Q, trovare E, calcolare U e inserirla nella formula sopra

capacità del condensatore

Condensatore a piastre parallele:

Condensatore cilindrico coassiale:

Condensatori sferici concentrici:

Energia del campo elettrico Densità di energia

Trova l'energia del campo elettrico

Nel processo di ricarica di un sistema attivo, il lavoro svolto dalla forza esterna:

Secondo la distribuzione del campo elettrico, la distribuzione della densità di energia è ottenuta come frazione di volume:

La relazione tra energia elettrostatica ed energia potenziale elettrica: L'energia elettrostatica di un sistema carico è uguale alla somma dell'energia elettrostatica di ciascun corpo carico quando esiste da solo e dell'energia potenziale elettrica dell'interazione di ciascun corpo carico.

Energia elettrostatica immagazzinata in un condensatore:

Densità di energia del campo elettrico:

Energia elettrostatica totale nel campo elettrico: