Учебный предмет: Физика

Тема: Электричество и магнетизм: Основы

Электричество и магнетизм: Взаимодействие зарядов и токов

Электричество и магнетизм – это фундаментальные силы природы, неразрывно связанные между собой. Они лежат в основе работы большинства современных технологий от мобильных телефонов до электростанций.

1. Электрический заряд

Электрический заряд – это фундаментальное свойство некоторых элементарных частиц, определяющее их способность к электромагнитному взаимодействию.

Основные факты:

• Есть два типа электрических зарядов: положительные (+) и отрицательные (-) .

• Одноименные заряды отталкиваются , а разноименные – притягиваются .

• Заряд измеряется в Кулонах (Кл) .

• Элементарный электрический заряд (заряд электрона или протона) обозначается какeи равно примерно1.602t im es 1 0− 19Кл.

• Закон сохранения электрического заряда Суммарный электрический заряд изолированной системы остается неизменным.

Схема взаимодействия зарядов:

Фрагмент кода

graph TD
    A[Позитивний заряд +] --- B[Позитивний заряд +]
    B -- Відштовхування --> B
    A -- Відштовхування --> A

    C[Негативний заряд -] --- D[Негативний заряд -]
    C -- Відштовхування --> C
    D -- Відштовхування --> D

    E[Позитивний заряд +] --- F[Негативний заряд -]
    E -- Притягування --> F
    F -- Притягування --> E

2. Закон Кулона

Закон Кулона описывает силу взаимодействия между двумя точечными электрическими зарядами.

Формула:

F=kc d o tf r a c ∣ q 1c d o tq 2∣ r2

Где:

• F- сила взаимодействия между зарядами (Ньютоны, Н)

• k- Коэффициент пропорциональности, электрическая стала Кулона (ka pp ro x 9t im es 1 09Нc d o t м2/ Кл​2)

• q 1,q 2- величины электрических зарядов (Кулоны, Кл)

• r- расстояние между зарядами (метры, м)

Немаловажный факт: Сила Кулона является векторной величиной. Ее направление совпадает с линией, соединяющей центры зарядов.

3. Электрический ток

Электрический ток – это направленное движение заряженных частиц.

Основные термины:

• Сила тока (I) : Количество заряда, проходящего через поперечное сечение проводника за единицу времени. Измеряется в Амперах(А) . I=f r a cDe lt a qDe lt a t

• Напряжение (U) : Работа электрического поля по перемещению единичного заряда. Измеряется в Вольтах (В) . Также известна как разность потенциалов. U=f r a c A q

• Сопротивление (R) : Свойство проводника препятствовать протеканию электрического тока. Измеряется в Омахе (Ом) . R=r h of r a c L S

  • r h o— удельное сопротивление материала

  • L- длина проводника

  • Sплощадь поперечного сечения

Изображение:

Схема электрического тока в проводнике

4. Закон Ома для участка круга

Закон Ома устанавливает связь между силой тока, напряжением и сопротивлением.

Формула:

I=f r a c U R

Отсюда такжеU=Ic d o tRдаR=f r a c U I.

Важный факт: Этот закон является одним из самых фундаментальных в электродинамике.

5. Электрические круги (схемы)

Электрические цепи состоят из источников тока, проводников, резисторов и других элементов.

Типы соединений резисторов:

• Последовательное соединение:

  • Сила тока одинакова во всех элементах:I общ=I 1=I _2=...

  • Общее напряжение равно сумме напряжений на отдельных элементах:U общ=U 1+U _2+...

  • Общее сопротивление равно сумме сопротивлений:R общ=R 1+R _2+...

  Схема последовательного соединения:

  Фрагмент кода

  graph LR
      A[U] --o R1 --o R2 --o B
  

• Параллельное соединение:

  • Напряжение одинаково на всех элементах:U общ=U 1=U _2=...

  • Общая сила тока равна сумме сил токов:I общ=I 1+I _2+...

  • Обратная величина общего сопротивления равна сумме обратных величин сопротивлений:f r a c 1 R общ=f r a c 1 R 1+f r a c 1 R _2+...

  Схема параллельного соединения:

  Фрагмент кода

  graph TD
      A[U] --o B
      B -- R1 --- C
      B -- R2 --- D
      C & D --o E
  

6. Магнитное поле

Магнитное поле – это особая форма материи, существующая вокруг движущихся электрических зарядов (электрического тока) и постоянных магнитов.

Основные факты:

• Магнитное поле действует на подвижные электрические заряды и проводники с током.

• Направление магнитного поля определяется по правилу сверла или правилу правой руки.

• Силовые линии магнитного поля замкнуты.

• Магнитное поле характеризуется магнитной индукцией (B) , которая измеряется в Теслах (Тл) .

2. Закон Кулона

Закон Кулона описывает силу взаимодействия между двумя точечными электрическими зарядами.

Формула:

F=kc d o tf r a c ∣ q 1c d o tq 2∣ r2

Где:

• F- сила взаимодействия между зарядами (Ньютоны, Н)

• k- Коэффициент пропорциональности, электрическая стала Кулона (ka pp ro x 9t im es 1 09Нc d o t м2/ Кл​2)

• q 1,q 2- величины электрических зарядов (Кулоны, Кл)

• r- расстояние между зарядами (метры, м)

Немаловажный факт: Сила Кулона является векторной величиной. Ее направление совпадает с линией, соединяющей центры зарядов.

3. Электрический ток

Электрический ток – это направленное движение заряженных частиц.

Основные термины:

• Сила тока (I) : Количество заряда, проходящего через поперечное сечение проводника за единицу времени. Измеряется в Амперах(А) . I=f r a cDe lt a qDe lt a t

• Напряжение (U) : Работа электрического поля по перемещению единичного заряда. Измеряется в Вольтах (В) . Также известна как разность потенциалов. U=f r a c A q

• Сопротивление (R) : Свойство проводника препятствовать протеканию электрического тока. Измеряется в Омахе (Ом) . R=r h of r a c L S

  • r h o— удельное сопротивление материала

  • L- длина проводника

  • Sплощадь поперечного сечения

Изображение:

Схема электрического тока в проводнике

4. Закон Ома для участка круга

Закон Ома устанавливает связь между силой тока, напряжением и сопротивлением.

Формула:

I=f r a c U R

Отсюда такжеU=Ic d o tRдаR=f r a c U I.

Важный факт: Этот закон является одним из самых фундаментальных в электродинамике.

5. Электрические круги (схемы)

Электрические цепи состоят из источников тока, проводников, резисторов и других элементов.

Типы соединений резисторов:

• Последовательное соединение:

  • Сила тока одинакова во всех элементах:I общ=I 1=I _2=...

  • Общее напряжение равно сумме напряжений на отдельных элементах:U общ=U 1+U _2+...

  • Общее сопротивление равно сумме сопротивлений:R общ=R 1+R _2+...

  Схема последовательного соединения:

  Фрагмент кода

  graph LR
      A[U] --o R1 --o R2 --o B
  

• Параллельное соединение:

  • Напряжение одинаково на всех элементах:U общ=U 1=U _2=...

  • Общая сила тока равна сумме сил токов:I общ=I 1+I _2+...

  • Обратная величина общего сопротивления равна сумме обратных величин сопротивлений:f r a c 1 R общ=f r a c 1 R 1+f r a c 1 R _2+...

  Схема параллельного соединения:

  Фрагмент кода

  graph TD
      A[U] --o B
      B -- R1 --- C
      B -- R2 --- D
      C & D --o E
  

6. Магнитное поле

Магнитное поле – это особая форма материи, существующая вокруг движущихся электрических зарядов (электрического тока) и постоянных магнитов.

Основные факты:

• Магнитное поле действует на подвижные электрические заряды и проводники с током.

• Направление магнитного поля определяется по правилу сверла или правилу правой руки.

• Силовые линии магнитного поля замкнуты.

• Магнитное поле характеризуется магнитной индукцией (B) , которая измеряется в Теслах (Тл) .