Скорость заряда как обозначается
Основная особенность используемых в настоящее время систем единиц состоит в том, что между единицами разных величин имеются определенные соотношения. Эти соотношения установлены теми физическими законами (определениями), которыми связываются между собой измеряемые величины. Так, единица скорости выбрана таким образом, что она выражается через единицы расстояния и времени. При выборе единиц скорости используется определение скорости. Единицу силы, например, устанавливают при помощи второго закона Ньютона.
При построении определенной системы единиц, выбирают несколько физических величин, единицы которых устанавливают независимо друг от друга. Единицы таких величин называют основными. Единицы остальных величин выражают через основные, их называют производными.
Таблица единиц измерения «Пространство и время»
Физическая величина
Символ
Единица измерения физической величины
Ед. изм. физ. вел.
Описание
Примечания
l, s, d
Протяжённость объекта в одном измерении.
Протяженность объекта в двух измерениях.
Протяжённость объекта в трёх измерениях.
α, φ
Величина изменения направления.
α, β, γ
Быстрота изменения координат тела.
метр в секунду в квадрате
м/с 2
Быстрота изменения скорости объекта.
рад/с =
Скорость изменения угла.
радиан на секунду в квадрате
рад/с 2 =
Быстрота изменения угловой скорости
Таблица единиц измерения «Механика»
Физическая величина
Символ
Единица измерения физической величины
Ед. изм. физ. вел.
Описание
Примечания
Величина, определяющая инерционные и гравитационные свойства тел.
килограмм на кубический метр
кг/м 3
Масса на единицу объёма.
Масса на единицу площади.
кг/м 2
Отношение массы тела к площади его поверхности
Масса на единицу длины.
Отношение массы тела к его линейному параметру
кубический метр на килограмм
м 3 /кг
Объём, занимаемый единицей массы вещества
килограмм в секунду
Масса вещества, которая проходит через заданную площадь поперечного сечения потока за единицу времени
кубический метр в секунду
м 3 /с
Объёмный расход жидкости или газа
килограмм-метр в секунду
кг•м/с
Произведение массы и скорости тела.
экстенсивная, сохраняющаяся величина
килограмм-метр в квадрате в секунду
кг•м 2 /с
Мера вращения объекта.
килограмм-метр в квадрате
кг•м 2
Мера инертности объекта при вращении.
Действующая на объект внешняя причина ускорения.
Произведение силы на длину перпендикуляра, опущенного из точки на линию действия силы.
Произведение силы на время её действия
Давление, механическое напряжение
Па = (кг/(м·с 2 ))
Сила, приходящаяся на единицу площади.
Дж = (кг·м 2 /с 2 )
Скалярное произведение силы и перемещения.
Дж = (кг·м 2 /с 2 )
Способность тела или системы совершать работу.
экстенсивная, сохраняющаяся величина, скаляр
Вт = (кг·м 2 /с 3 )
Скорость изменения энергии.
Таблица единиц измерения «Периодические явления, колебания и волны»
Физическая величина
Символ
Единица измерения физической величины
Ед. изм. физ. вел.
Описание
Примечания
Промежуток времени, за который система совершает одно полное колебание
Частота периодического процесса
Число повторений события за единицу времени.
Циклическая (круговая) частота
рад/с
Циклическая частота электромагнитных колебаний в колебательном контуре.
секунда в минус первой степени
Периодический процесс, равный числу полных циклов, совершённых за единицу времени.
Расстояние между двумя ближайшими друг к другу точками в пространстве, в которых колебания происходят в одинаковой фазе.
метр в минус первой степени
Пространственная частота волны
Таблица единиц измерения «Тепловые явления»
Физическая величина
Символ
Единица измерения физической величины
Ед. изм. физ. вел.
Описание
Примечания
Средняя кинетическая энергия частиц объекта.
кельвин в минус первой степени
Зависимость электрического сопротивления от температуры
gradT
Изменение температуры на единицу длины в направлении распространения теплоты.
Теплота (количество теплоты)
Дж = (кг·м 2 /с 2 )
Энергия, передаваемая от одного тела к другому немеханическим путём
джоуль на килограмм
Дж/кг
Кол-во теплоты, которое необходимо подвести к веществу, взятому при температуре плавления, чтобы расплавить его.
Кол-во теплоты, поглощаемой (выделяемой) телом в процессе нагревания.
джоуль на килограмм-кельвин
Дж/(кг•К)
Теплоёмкость единичной массы вещества.
джоуль на килограмм
Дж/кг
Мера необратимого рассеивания энергии или бесполезности энергии.
Таблица единиц измерения «Молекулярная физика»
Физическая величина
Символ
Единица измерения физической величины
Описание
Примечания
моль
Количество однотипных структурных единиц, из которых состоит вещество.
M, μ
кг/моль
Отношение массы вещества к количеству молей этого вещества.
Дж/моль
Энергия термодинамической системы.
джоуль на моль-кельвин
Дж/(моль•К)
Теплоёмкость одного моля вещества.
метр в минус третьей степени
Число молекул, содержащихся в единице объема.
килограмм на кубический метр
кг/м 3
Отношение массы компонента, содержащегося в смеси, к объёму смеси.
моль на кубический метр
моль/м 3
Содержание компонента относительно всей смеси.
В, μ
квадратный метр на вольт-секунду
м 2 /(В•с)
Коэффициент пропорциональности между дрейфовой скоростью носителей и приложенным внешним электрическим полем.
Таблица единиц измерения «Электричество и магнетизм»
Физическая величина
Символ
Единица измерения физической величины
Ед. изм. физ. вел.
Описание
Примечания
Протекающий в единицу времени заряд.
ампер на квадратный метр
А/м 2
Сила электрического тока, протекающего через элемент поверхности единичной площади.
Кл = (А·с)
Способность тел быть источником электромагнитных полей и принимать участие в электромагнитном взаимодействии.
экстенсивная, сохраняющаяся величина
Электрический дипольный момент
Электрические свойства системы заряженных частиц в смысле создаваемого ею поля и действия на неё внешних полей.
кулон на квадратный метр
Кл/м 2
Процессы и состояния, связанные с разделением каких-либо объектов, преимущественно в пространстве.
Изменение потенциальной энергии, приходящееся на единицу заряда.
Работа сторонних сил (некулоновских) по перемещению заряда.
Отношение силы F, действующей на неподвижный точечный заряд, помещённый в данную точку поля, к величине этого заряда q
Мера способности проводника накапливать электрический заряд
Ом = (м 2 ·кг/(с 3 ·А 2 ))
сопротивление объекта прохождению электрического тока
Удельное электрическое сопротивление
Способность материала препятствовать прохождению электрического тока
Способность тела (среды) проводить электрический ток
Векторная величина, являющаяся силовой характеристикой магнитного поля
Величина, учитывающая интенсивность магнитного поля и занимаемую им область.
Напряженность магнитного поля
Разность вектора магнитной индукции B и вектора намагниченности M
А•м 2
Величина, характеризующая магнитные свойства вещества
Величина, характеризующая магнитное состояние макроскопического физического тела.
Коэффициент пропорциональности между электрическим током, текущим в каком-либо замкнутом контуре, и полным магнитным потоком
Дж = (кг·м 2 /с 2 )
Энергия, заключенная в электромагнитном поле
Объемная плотность энергии
джоуль на кубический метр
Дж/м 3
Энергия электрического поля конденсатора
Мощность в цепи переменного тока
Величина, характеризующая нагрузки, создаваемые в электротехнических устройствах колебаниями энергии электромагнитного поля в цепи переменного тока
Суммарная мощность с учетом активной и реактивной ее составляющих, а также отклонения формы тока и напряжения от гармонической
Таблица единиц измерения «Оптика, электромагнитное излучение»
Физическая величина
Символ
Единица измерения физической величины
Ед. изм. физ. вел.
Описание
Примечания
Количество световой энергии, излучаемой в заданном направлении в единицу времени.
Световая, экстенсивная величина
Физическая величина, характеризующая количество «световой» мощности в соответствующем потоке излучения
Физическая величина, характеризует способность энергии, переносимой светом, вызывать у человека зрительные ощущения
Отношение светового потока, падающего на малый участок поверхности, к его площади.
люмен на квадратный метр
лм/м 2
Световая величина, представляющая собой световой поток
кандела на квадратный метр
кд/м 2
Сила света, излучаемая единицей площади поверхности в определенном направлении
Дж = (кг·м 2 /с 2 )
Энергия, переносимая оптическим излучением
Таблица единиц измерения «Акустика»
Физическая величина
Символ
Единица измерения физической величины
Ед. изм. физ. вел.
Описание
Примечания
Переменное избыточное давление, возникающее в упругой среде при прохождении через неё звуковой волны
кубический метр в секунду
м 3 /с
Отношение объема сырья, подаваемого в реактор в час к объему катализатора
Скорость распространения упругих волн в среде
ватт на квадратный метр
Вт/м 2
Величина, характеризующая мощность, переносимую звуковой волной в направлении распространения
скалярная физическая величина
паскаль-секунда на кубический метр
Па•с/м 3
Отношение амплитуды звукового давления в среде к колебательной скорости её частиц при прохождении через среду звуковой волны
ньютон-секунда на метр
Указывает силу, необходимую для движения тела при каждой частоте
Физическая величина
Символ
Единица измерения физической величины
Ед. изм. физ. вел.
Описание
Примечания
Масса объекта, находящегося в состоянии покоя.
Величина, выражающая влияние внутренних взаимодействий на массу составной частицы
Элементарный электрический заряд
Минимальная порция (квант) электрического заряда, наблюдающегося в природе у свободных долгоживущих частиц
Дж = (кг·м 2 /с 2 )
Разность между энергией состояния, в котором составляющие части системы бесконечно удалены
Период полураспада, среднее время жизни
Время, в течение которого система распадается в примерном отношении 1/2
Величина, характеризующая вероятность взаимодействия элементарной частицы с атомным ядром или другой частицей
Величина, равная отношению общего числа распадов радиоактивных ядер нуклида в источнике ко времени распада
Энергия ионизирующего излучения
Дж = (кг·м 2 /с 2 )
Вид энергии, высвобождаемой атомами в форме электромагнитных волн (гамма- или рентгеновское излучение) или частиц
Поглощенная доза ионизирующего излучения
Доза, при которой массе 1 кг передаётся энергия ионизирующего излучения в 1 джоул
Эквивалентная доза ионизирующего излучения
Поглощенная доза любого ионизирующего излучения, равная 100 эрг на 1 грамм облученного вещества
Экспозиционная доза рентгеновского и гамма-излучения
кулон на килограмм
Кл/кг
отношение суммарного электрического заряда ионов одного знака от внешнего гамма-излучения
Обозначения в физике с несколькими буквами
Специальные символы
Для удобства написания и чтения в среде ученых физиков принято использовать специальные символы, характеризующие те или иные явления и свойства.
Скобки
В физике принято использовать не только формулы, которые применяют в математике, но и специализированные скобки.
Диакритические знаки
Диакритические знаки добавляются к символу физической величины для обозначения определённых различий. Ниже диакритические знаки добавлены для примера к букве x.
Формула электрического напряжения и скорость зарядов
Природа так устроена, что для того, чтобы выполнить какое-либо действие, необходимо затратить энергию. Так и для возникновения тока необходимо электрическое напряжение. Формула скорости движения частиц была получена экспериментальным путём и включает в себя ускоряющую разность потенциалов. Она, по сути, и определяет силу электротока и работу, которая совершается по переносу единичного заряда из одной точки поля в другую.
Общие сведения
Электрические явления начали интересовать философов ещё со времён Древней Греции. Существует легенда, согласно которой люди, жившие более двух тысяч лет назад, находили на острове Магнезия камни, притягивающие к себе металлические предметы. Их назвали магнитами. В то же время философ Фалес обнаружил любопытное свойство янтаря. Если его потереть об шерсть, то к нему прилипали лёгкие предметы. Благодаря этим двум явлениям природы и было открыто электричество, ранее называемое янтарностью.
Но на протяжении многих столетий учёные не могли объяснить силы, заставляющие взаимодействовать тела между собой. Существенный вклад в развитие учения внёс Отто Герик, создавший первую электромашину.
Затем Питера ван Мушенбрук смог изготовить источник электричества, названный лейденской банкой. С этого момента начался бум изучения явлений. В своё время их исследовали такие физики, как Гильберт, Кулон, Ампер, Эдисон, Франклин, Вольт, Фарадей.
Благодаря их стараниями стало известно, что электричество и магнетизм — это явления, не существующие друг без друга. Описывать их начали, ведя характеристику, названную электромагнитным полем. Возникновение же последней связано с существованием заряда и возможностью его переноса элементарными частицами. Их условно разделили на два вида:
В природе если тело находится в равновесии, то есть на него не оказывается стороннее воздействие, движение частиц происходит хаотично и обусловлено тепловыми процессами.
Но если носители заставить двигаться в одном направлении, возникнет ток. Характеризуется он силой и работой которую необходимо затратить для переноса заряда из одной точки поля в другую.
Затраченную при движении энергию называют электродвижущей силой, описывающейся напряжением. Величиной зависящей от изменения потенциала поля в той или иной его точке. В 1827 году Георг Ом опытным путём доказал пропорциональную зависимость силы тока и напряжения. Этот фундаментальный закон был назван его именем, записывается так: I = U / R. Правило установило, что сила электротока зависит от работы, совершаемой полем для переноса заряда из точки A в B.
Физический смысл величины
Можно провести простой эксперимент. Для этого необходимо собрать схему, состоящую из последовательно включённых двух ламп разного размера. Если их запитать от источника тока, то можно будет обнаружить, что большая лампа светит ярче по сравнению с малой. При этом величина силы тока для любого участка цепи будет одинаковой, так как устройств для накопления зарядов в цепи нет.
Поэтому можно предположить, что существует какая-то разница в режиме работы этих двух ламп. Как оказалось, это отличие определяется физической величиной. Она является характеристикой поля и носит название электрическое напряжение. Измеряется параметр в вольтах [В] в честь итальянского физика, химика и астролога, придумавшего гальванический элемент, электрометр, конденсатор и электроскоп.
За каждую секунду через лампы протекает одинаковый ток. Он нагревает спирали настолько сильно, что они начинают светиться. При перемещении заряда по цепи на него действует сила электрического поля, проталкивающая частицы через спирали. Можно сказать, что на тело воздействует сила и им выполняется работа. Поэтому в лампе, которая светит ярче, электрическая сила (электроток) совершает большую работу по сравнению со вторым источником света.
Похожую ситуацию можно встретить и при рассмотрении течения жидкости. Электрический ток можно уподобить движению воды. При этом можно провести следующую аналогию:
Пусть есть бак, с которого вода вытекает по трубе вертикально вниз и крутит турбину. Высота устройства H. Затем жидкость попадает в новый бак, к которому подсоединена другая турбина меньшего размера. Высота второй системы h. Циркуляцию воды обеспечивает установленный на пол насос. Работа, которая совершается для вращения турбин, разная. То есть одна и та же масса воды в зависимости от своего расположения затрачивает разную энергию. Отсюда по аналогии электрическое поле можно сравнить с высотой труб.
Получается, что в гидроустановке вначале работу совершает сила тяжести, а затем давления. В электрической же цепи электрополе и сторонняя сила в источнике тока
. Как показали опыты, отношение работы к величине заряда, который протекает во внешней цепи, не зависит от его количества. Таким образом, напряжение всегда задаётся между любыми двумя точками электрической цепи и является важной характеристикой.
Измерение и нахождение
Обозначается напряжение буквой U. Параметр равен отношению: U = A / q, где: A — работа поля, выполняемая для переноса q из одного места в другое, q — значение заряда. Из этой формулы можно получить размерность для измерения единицы напряжения. В физике принято работу считать в джоулях [Дж], а величину заряда в кулонах [Кл].
Следовательно, параметр измеряется отношением [Дж / Кл]. Но это настолько важная электрическая величина, что для неё выбрали не только своё обозначение, но и название единицы измерения — вольт. В международном обозначении используется символ V (volt). Один вольт представляет собой такое напряжение между точками электрической цепи, при котором для переноса заряда в один кулон полем совершается работа в один джоуль.
Раз существует физическая величина, значит, должно быть устройство, предназначенное для её измерения. Называется такой измеритель вольтметр. На схеме его обозначают с помощью круга и стоящего внутри него символа V. Следует отметить, что в зависимости от измеряемого значения могут быть использованы более точные устройства, микровольтметр или киловольтметр.
Измеритель всегда подключается параллельно измеряемым точкам. При этом положительная клемма присоединяется к плюсовой части схемы, а отрицательная к минусовой. При измерении вольтметр не оказывает влияние на электрические параметры. Связанно это с тем, что устройство обладает высоким внутренним омическим с сопротивлением и ток через него практически не протекает.
Следует отметить, что существует переменное напряжение и постоянное. Первое называют так из-за того, что оно постоянно изменяет знак с течением времени. Это связано с изменением направления движения носителей зарядов. Переменное напряжение, в отличие от постоянного, описывается функцией. Чаще всего используется синусоидальная. Формула для его расчёта выглядит так: u (t)= Um * sin (wt+f), где Um — максимальная амплитуда, wt — частота, f — угол между гармоническим сигналом напряжения и тока.
Прибор, используемый для наглядного наблюдения за формой сигнала, называют осциллограф. Им можно измерить напряжение в зависимости от модели до гигагерца. Устройство бывает аналоговым, цифровым и стробирующим. Осциллограф считается устройством для профессионалов и используется для радиоэлектронных приборов.
Решение задач
Выполнение расчётов помогает не только закрепить теоретический материал, но и научиться практическому применению знаний. Так, применение закона Ома позволяет правильно рассчитывать электрические схемы, подбирать нужные сопротивления. Вот несколько из типовых заданий, рассчитанных на учащихся седьмых классов:
Таким образом, для решения задач, связанных с электрическим напряжением, нужно запомнить несколько формул и понимать суть процесса. Но при этом важно знать размерности величин. Причём все вычисления принято выполнять в Международной системе единиц. А также следует знать, что скорость упорядоченного движения носителей заряда зависит от действия внешнего электрического поля. И находится как V = I / q * n *S, где n — концентрация (табличная величина), q — заряд, S — площадь поперечного сечения проводника.
Электрическое поле и его характеристики
теория по физике 🧲 электростатика
Вокруг заряженных тел существует особая среда — электрическое поле. Именно это поле является посредником в передаче электрического взаимодействия.
Свойства электрического поля
Характеристики электрического поля
Напряженность численно равна электрической силе, действующей на единичный положительный заряд:
q 0 — пробный заряд.
Пример №1. Сила, действующая в поле на заряд в 20 мкКл, равна 4Н. Вычислить напряженность поля в этой точке.
20 мкКл = 20∙10 –6 Кл
Силовые линии — линии, касательные к которым совпадают с вектором напряженности.
Потенциальная энергия взаимодействия двух зарядов W (Дж) в вакууме:
Потенциальная энергия взаимодействия двух зарядов W (Дж) в среде:
Знак потенциальной энергии зависит от знаков заряженных тел:
Потенциал — энергетическая характеристика электрического поля. Обозначается как ϕ. Единица измерения — Вольт (В).
Численно потенциал равен отношению потенциальной энергии взаимодействия двух зарядов к единичному положительному заряду:
q 0 — пробный заряд.
Потенциал — скалярная физическая величина. Знак потенциала зависит от знака заряда, создающего поле. Отрицательный заряд создает отрицательный потенциал, и наоборот.
Значение потенциала зависит от выбора нулевого уровня для отсчета потенциальной энергии, а разность потенциалов — от выбора нулевого уровня не зависит.
Напряжение — разность потенциалов. Обозначается как U. Единица измерения — Вольт (В). Численно напряжение равно отношению работы электрических сил по перемещению заряда из точки 1 в точку 2:
Эквипотенциальные поверхности — поверхности, имеющие одинаковый потенциал. Они равноудалены от заряженных тел и обычно повторяют их форму. Эквипотенциальные поверхности перпендикулярны силовым линиям.
Пылинка, имеющая массу 10 −6 кг, влетела в однородное электрическое поле в направлении против его силовых линий с начальной скоростью 0,3 м/с и переместилась на расстояние 4 см. Каков заряд пылинки, если её скорость уменьшилась при этом на 0,2 м/с, а напряжённость поля 105 В/м?