Galeria de mapas mentais Eletromagnética (Eletricidade) (2)
Este é um mapa mental sobre eletromagnetismo (eletricidade), incluindo pontos de conhecimento detalhados, como campos eletrostáticos, potenciais elétricos, condutores em campos eletrostáticos e dielétricos em campos eletrostáticos.
Editado em 2024-04-22 11:16:09이것은 (III) 저산소증-유도 인자 프롤릴 하이드 록 실라 제 억제제에 대한 마인드 맵이며, 주요 함량은 다음을 포함한다 : 저산소증-유도 인자 프롤릴 하이드 록 실라 제 억제제 (HIF-PHI)는 신장 빈혈의 치료를위한 새로운 소형 분자 경구 약물이다. 1. HIF-PHI 복용량 선택 및 조정. Rosalasstat의 초기 용량, 2. HIF-PHI 사용 중 모니터링, 3. 부작용 및 예방 조치.
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Eletromagnetismo (Eletricidade)
campo eletrostático
cobrar
Carga: uma propriedade intrínseca e fundamental da matéria
Eletricidade: a carga eletrostática inerente de um objeto
conservação de carga
Invariância relativística de carga
Lei de Coulomb
Constante dielétrica de vácuo ε0 = 8,85e-12
Constante dielétrica relativa ε=ε0εr no meio, εr: constante dielétrica relativa
Condição: Em relação ao referencial inercial, duas cargas pontuais estacionárias no vácuo
superposição de força eletrostática
campo elétrico
Os campos elétricos têm energia e momento
Intensidade do campo elétrico e superposição de vetores de campo elétrico
Encontre a intensidade do campo usando o método de superposição
dipolo elétrico
Na linha de extensão do eixo
Tomando o ponto médio da linha dipolo elétrica como origem, a direção positiva é da carga negativa para a carga positiva.
Um ponto na linha vertical média
r é a distância da carga de teste ao dipolo elétrico
Decomposição ortogonal de duas forças de campo elétrico
Haste fina uniformemente carregada
Tanto o produto angular quanto o produto coordenado y podem ser usados
Avião infinitamente carregado
A densidade de carga superficial é σ
no eixo do anel
Densidade linear de carga λ, o centro do círculo é a origem
no eixo do disco
O disco é considerado um pequeno disco de microelemento
caso extremo
Linhas de campo elétrico e fluxo elétrico
Fluxo elétricoΦ
densidade da linha de campo
Campo elétrico não vertical plano: Φ=EScosθ
Teorema de Gauss
Em qualquer campo eletrostático no vácuo, o fluxo elétrico Φe passando por qualquer superfície fechada S, etc. A soma algébrica das cargas encerradas pela superfície fechada é dividida por ε0, e a superfície fechada Os encargos externos são irrelevantes.
As linhas de campo elétrico não aparecem ou desaparecem do nada
Aplicação do Teorema de Gauss
Condição: Atenda à simetria. O lado esquerdo do teorema de Gauss é uma integral de área. Se o campo eletrostático estiver em conformidade com a mesma intensidade de campo superficial com o mesmo r, ele é considerado simétrico, e o teorema de Gauss pode ser aplicado para encontrar a distribuição de intensidade de campo. Os campos qualificados incluem campo elétrico esférico, campo elétrico cilíndrico, campo elétrico plano (campo elétrico uniforme), etc.
Contra-exemplo: 12.22
Aplicação: Usando simetria para construir superfícies gaussianas
Princípios da construção de superfícies gaussianas: 1. E é uma constante no mesmo r 2. Lado ΣΦ=0
potencial
Conservadorismo de campos eletrostáticos
A integral de linha da intensidade do campo elétrico depende apenas do ponto inicial e do ponto final e não tem nada a ver com o caminho.
Teorema do loop: A integral de linha da intensidade do campo ao longo de uma curva fechada é igual a zero.
A força do campo elétrico é uma força conservativa e o campo eletrostático é um campo conservativo.
Pode-se provar que as linhas do campo elétrico são curvas não fechadas
Diferença de potencial e potencial elétrico
potencial
definição
Nota: O potencial elétrico é uma quantidade escalar
Se uma propriedade A do sistema for definida, no estado 1, A tem o valor A1, no estado 2, tem o valor A2 Independentemente do caminho de 1 a 2, a diferença de A entre os dois estados é dA≡. A2-A1 Estabelecida, então A é chamada de função de estado.
tamanho
Por exemplo, ao analisar uma barra fina infinitamente longa e uniformemente carregada, o centro da barra fina é considerado o ponto zero do potencial. Ao analisar um cilindro infinitamente longo e uniformemente carregado, a superfície do cilindro, onde a intensidade do campo muda repentinamente, é considerada o ponto de energia potencial zero.
Diferença potencial
Potencial elétrico no campo elétrico de uma carga pontual
superposição potencial
O campo elétrico é uma superposição vetorial e o potencial elétrico é uma superposição escalar.
Cálculo do potencial elétrico
1. Use a definição para calcular a integral de linha da intensidade do campo de r0 até o ponto zero do potencial elétrico.
2. Superposição de potenciais de corpos continuamente carregados
exemplo
Haste fina infinitamente longa e uniformemente carregada
Cilindro infinitamente longo e uniformemente carregado (sólido)
integral de linha
anel
disco
superposição potencial
Superfície equipotencial
Ortogonal às linhas de campo elétrico em todos os lugares
As linhas do campo elétrico apontam na direção do potencial decrescente
gradiente potencial
Força de campo e potencial elétrico
gradiente potencial
Vetor. Para qualquer ponto do campo elétrico, a magnitude é o valor máximo da taxa de variação do potencial elétrico com a distância, e a direção é ao longo da direção onde o potencial elétrico aumenta mais rapidamente perto do ponto.
Pode ser usado para encontrar a intensidade do campo em um determinado ponto
energia eletrostática
carga única
Carregar energia eletrostática do sistema
Derivação: Usando a simetria da energia eletrostática de um par de cargas
energia do campo eletrostático
Em condições sem vácuo, ε0 é substituído por ε (médio)
Derivação: Caso especial de casca esférica
condutor em campo eletrostático
equilíbrio eletrostático
indução eletrostática
Sob a influência do campo elétrico externo, diferentes partes da superfície do condutor O fenômeno das cargas positivas e negativas aparece separadamente. (Indução)
O condutor induzido não está aterrado
Quantidades iguais de cargas com sinais diferentes aparecem em ambos os lados de um condutor.
Aterramento de condutor induzido
Uma carga induzida aparece em uma extremidade do condutor próximo ao campo elétrico externo, e a mesma quantidade de cargas com sinais diferentes se move com o fio aterrado até o infinito.
O próprio condutor induzido está descarregado
Se o próprio condutor estiver carregado e for Q, então a soma das cargas com sinais diferentes é Q
Definição de equilíbrio eletrostático
O campo elétrico adicional gerado pela carga induzida anula o campo elétrico externo dentro do condutor. Neste momento, não há movimento direcional macroscópico de cargas dentro e na superfície do condutor.
A distribuição de carga dentro e fora do condutor no campo eletrostático atinge estabilidade
Propriedades de equilíbrio eletrostático
A intensidade do campo interno é zero e a intensidade do campo externo é perpendicular à superfície
O potencial elétrico dentro do condutor e a superfície do condutor são iguais em todos os lugares. Todo o condutor é um corpo equipotencial, e a superfície do condutor torna-se uma superfície equipotencial.
aplicativo
Pode-se deduzir do teorema de Gauss que se você selecionar uma superfície gaussiana envolvida na parte sólida do condutor, a intensidade do campo da parte sólida será sempre igual a zero.
condutor sólido
Pode haver carga na superfície de um condutor, mas não há carga dentro do condutor
Invólucro de condutor comum
Como um condutor sólido, não há carga em seu interior e a intensidade do campo é zero
Uma casca condutora encerrando uma carga dentro de uma casca
Pode haver carga fora da casca, mas deve haver carga dentro da casca e é igual ao número negativo da carga encerrada.
Distribuição de condutores de superfície
A densidade de carga em cada ponto é proporcional à intensidade do campo próximo
Derivação: pequena superfície gaussiana
Na superfície de um condutor isolado, quanto maior for a curvatura, maior será a densidade de carga.
Esfera condutora carregada isolada, cilindro direito longo, placa plana infinita com distribuição uniforme de carga superficial
Cálculo de problemas de interação entre condutores e campos eletrostáticos
A intensidade do campo dentro do condutor é zero
Infinitamente grande (ou a distância entre as placas é muito pequena, pode ser considerada infinita) grande placa plana carregada
A indução eletrostática ocorre nos lados opostos das duas placas e q é o número oposto um do outro.
A magnitude do potencial e da diferença de potencial é o resultado da superposição das cargas em cada placa, não havendo necessidade de distinguir a diferença de carga em cada lado da placa. Quando analisada separadamente, a diferença de potencial longe da placa é positiva e a diferença de potencial perto da placa é negativa.
Condutor de cavidade/concha de bola matryoshka
Determine que o lado da casca esférica voltado para a bola carregada q está carregado -q
O potencial elétrico é Σq/4πε0R
Qualquer casca esférica e esfera são aterradas e o potencial elétrico é zero. Neste momento, a distribuição de carga é calculada a partir do potencial elétrico.
Duas superfícies esféricas opostas que atingem o equilíbrio eletrostático são conectadas com fios. As cargas são neutralizadas e, eventualmente, ambas ficam descarregadas e os potenciais são iguais.
Blindagem estática
Condição da cavidade
Princípio de blindagem eletrostática
condutor de cavidade suspensa
Função: Blindar campo elétrico externo
Essência: O campo elétrico externo estimula a indução eletrostática, e a carga induzida na superfície externa do condutor compensa o campo elétrico excitado pelo corpo carregado externo no espaço da cavidade.
condutor de cavidade terrestre
Função: Proteger campos elétricos internos e externos
Essência: O aparelho elétrico causa indução eletrostática no condutor. O mesmo tipo de carga gerada por esta parte está no infinito, e a carga induzida na superfície interna do condutor compensa o campo elétrico excitado pelo corpo carregado interno no espaço fora do. cavidade.
A função de um condutor de cavidade aterrada na proteção de campos elétricos externos é equivalente à de um condutor de cavidade suspensa. De acordo com o teorema da superposição, pode-se saber que as cargas necessárias para realizar as duas funções não interferem entre si.
teorema da unicidade
Supondo que a distribuição de carga em um determinado domínio seja determinada, então dada uma das seguintes condições de contorno, a solução no domínio é única
Dada a distribuição potencial em cada fronteira
Sabe-se que cada superfície limite é uma superfície equipotencial, e o fluxo elétrico de cada superfície limite fechada é dado
Condições de contorno mistas, parte (1), parte (2)
Dielétricos em campos eletrostáticos
Exemplos do efeito dos dielétricos nos campos elétricos
Quando a carga elétrica das placas dos eletrodos permanece inalterada, a relação de intensidade de campo antes e depois dos eletrodos serem preenchidos com dielétrico uniforme isotrópico é:
polarização dielétrica
Classificação de moléculas dielétricas
Polar: Os centros de gravidade positivos e negativos das cargas moleculares são separados e possui um momento de dipolo elétrico.
Promessa: Os centros de gravidade positivo e negativo das cargas moleculares coincidem, e não há momento de dipolo elétrico inerente, mas um momento elétrico induzido é gerado sob a ação de um campo elétrico.
Seja eletricamente neutro em um campo elétrico
Classificação de polarização
Polarização de deslocamento (moléculas sem polaridade)
polarização de orientação
Direção mais unificada
O momento elétrico em condutores anisotrópicos geralmente não é paralelo à intensidade do campo
A quantidade de cargas positivas e negativas na microrregião macroscópica dentro do dielétrico ainda é igual, enquanto uma camada de carga com apenas o mesmo tipo de carga aparece na superfície do dielétrico, que é chamada de carga ligada à superfície.
Intensidade de polarização P
Às vezes a intensidade do campo não é muito forte
Xe=εr-1 Suscetibilidade elétrica
A relação entre carga ligada e intensidade de polarização elétrica
Conclusão: A densidade de carga ligada à superfície é igual à magnitude da intensidade da polarização elétrica
Conclusão da derivação: A partir da conservação da carga, pode-se ver que a carga ligada ao corpo na superfície fechada é igual ao valor negativo da carga ligada à superfície removida, então temos
Observe que a relação entre cobranças vinculadas
Derivação: Cargas positivas movendo-se sob polarização em um pequeno volume
Deslocamento elétrico D
No campo elétrico existente em um meio, o campo elétrico total é igual à soma do campo elétrico produzido por cargas livres (cargas que também são efetivas no vácuo sem meio) e o campo elétrico produzido por cargas ligadas no dielétrico. .
Teorema de D de Gauss
para concluir:
Densidade superficial de carga livre: D
O fluxo de deslocamento elétrico através de qualquer superfície fechada é igual à soma algébrica das cargas livres encerradas pela superfície fechada.
Derivação: Use o teorema de Gauss para o campo elétrico combinado
Mova a quantidade total de carga ligada para a esquerda e use a expressão relevante dentro de q0
chegou a uma conclusão
inferência importante
Expanda P para obter
marca
capacitância
Tamanho de capacitância C (F Farad)
A capacitância está relacionada apenas aos fatores geométricos do condutor e do meio circundante
Capacitância do condutor isolado
Capacitância do capacitor C=Q/U
capacitor capacitor simples
Capacitores em série e paralelo
Capacitor série "galinha voa sobre o rio"
Conexão em série equivalente
É equivalente a ter dois planos finos sem carga em εr1 e εr2, conectados por fios extremamente curtos, o que é uma conexão em série.
A capacitância de um capacitor paralelo é igual à soma de todas as capacitâncias
É equivalente a adicionar a capacitância de dois capacitores com áreas iguais e meios diferentes à capacitância de um capacitor.
energia do capacitor
Pode ser conhecido pelo trabalho realizado na carga quando o capacitor descarrega
W=1/2QU
Pode ser obtido ligando-o à intensidade do campo
W=½ε0εrE²V
ωe=½DE (esta conclusão é consistente com a conclusão da energia do campo elétrico)
A energia de um capacitor também pode ser considerada armazenada no campo elétrico dentro do capacitor.