Toolyard

Электростатика: учебное руководство

Главные идеи

Электростатика изучает силы и энергию неподвижных зарядов. Одноимённые заряды отталкиваются, разноимённые притягиваются, а сила убывает с квадратом расстояния.

  • Закон Кулона: F = kq₁q₂ ÷ r², где k = 8,99 × 10⁹ Н·м²/Кл². Сила направлена вдоль прямой, соединяющей заряды.
  • Напряжённость электрического поля E — это сила на единицу заряда. Это вектор, и поля нескольких зарядов складываются как векторы.
  • Потенциал V — это энергия на единицу заряда. Это скаляр, поэтому потенциалы нескольких зарядов складываются как обычные числа.
  • Конденсатор ёмкостью C при напряжении V хранит заряд Q = CV и энергию ½CV²; для плоского конденсатора C = ε₀A ÷ d.

Основные формулы

  • F = kq₁q₂ ÷ r²
  • E = F ÷ q = kQ ÷ r²
  • V = kQ ÷ r
  • U = qV
  • C = ε₀A ÷ d
  • U_C = ½CV²

Разобранный пример

Два заряда, 2,0 мкКл и 3,0 мкКл, находятся на расстоянии 0,30 м. F = (8,99 × 10⁹) × (2,0 × 10⁻⁶)(3,0 × 10⁻⁶) ÷ 0,30² = 0,054 ÷ 0,090 = 0,60 Н, и это отталкивание, потому что знаки зарядов одинаковы. При удвоении расстояния сила падает до 0,15 Н.

Частые ошибки

  • Забывание возвести расстояние в квадрат или подстановка расстояния в сантиметрах без перевода.
  • Оставление зарядов в мкКл или нКл без перевода в кулоны.
  • Сложение потенциалов как векторов или полей как обычных чисел. Поля — векторы, потенциалы — скаляры.

Практика

Проверьте себя на тренировочных вопросах по этой теме: Электростатика

Инструменты из этого руководства

Другие руководства

Закон Снеллиуса, преломление и полное внутреннее отражениеАтомные орбитали: s, p, d и fКак работает гель-электрофорез и как читать гель с ДНКФазы Луны, приливы и затменияБиномиальное распределение, колоколообразная кривая и доска ГальтонаПоследовательные и параллельные цепиКак работают буферы: уравнение Хендерсона — Хассельбаха и буферная ёмкостьМитоз и мейоз: фазы, кроссинговер и нерасхождениеКак работает парниковый эффектРяды Фурье: как собрать волну из синусоидЗакон Бернулли: неразрывность, расходомеры Вентури и трение в трубахКак работает электромагнитная индукция: закон Фарадея, правило Ленца, генераторы и трансформаторыКак работает хроматография: Rf, колонки и разрешениеЗакон Бугера — Ламберта — Бера: оптическая плотность, спектрофотометры и калибровочные кривыеКак идёт синтез белка: транскрипция, трансляция и мутацииФотосинтез и лимитирующие факторы: свет, углекислый газ и температураЦиклы хищников и жертв: уравнения Лотки — ВольтеррыЭпидемические модели SIR и SEIR: R₀, коллективный иммунитет и сглаживание кривойЖизненный цикл звезды и диаграмма Герцшпрунга — РасселаКристаллические решётки, элементарные ячейки и рентгеновская дифракцияСтроение клетки и органоиды: учебное руководствоМембраны и транспорт: учебное руководствоКлетки и транспорт: учебное руководствоДыхание и фотосинтез: учебное руководствоКлеточный цикл и мейоз: учебное руководствоЭкспрессия генов и синтез белка: учебное руководствоЭволюция и естественный отбор: учебное руководствоЭкология и поток энергии: учебное руководствоФизиология человека: учебное руководствоНервы и мышцы: учебное руководствоБиология растений: учебное руководствоИммунитет и эпидемиология: учебное руководствоФерменты и белки: учебное руководствоБиотехнология и молекулярные методы: учебное руководствоРост и подсчёт микроорганизмов: учебное руководствоСтроение атома и свет: учебное руководствоКинетика реакций: учебное руководствоХимическое равновесие: учебное руководствоСвободная энергия и самопроизвольность: учебное руководствоВероятность и распределения: учебное руководствоОрбиты и свет звёзд: учебное руководствоЗемлетрясения, плиты и датирование: учебное руководствоНоменклатура (названия соединений): учебное руководствоФункциональные группы: учебное руководствоСтроение и связи: учебное руководствоУглеводороды: алканы, алкены и алкины: учебное руководствоСпирты, фенолы и простые эфиры: учебное руководствоАльдегиды и кетоны: учебное руководствоКарбоновые кислоты и их производные: учебное руководствоАмины: учебное руководствоАроматические соединения: учебное руководствоСтереохимия: учебное руководствоЗамещение, отщепление и карбокатионы: учебное руководствоФизические свойства и кислотность: учебное руководствоЯМР- и ИК-спектроскопия: учебное руководствоЛабораторные методы: учебное руководствоКинематика: учебное руководствоЭлектромагнитная индукция: учебное руководствоСовременная физика: учебное руководствоДвижение брошенного тела: учебное руководствоРабота, энергия и мощность: учебное руководствоИмпульс и столкновения: учебное руководствоДвижение по окружности и гравитация: учебное руководствоКолебания: учебное руководствоЖидкости и газы: учебное руководствоВолны и звук: учебное руководствоОптика: учебное руководствоМагнетизм: учебное руководство