Основные выводы.
1. Энтропия может быть выражена через статистический вес состояния: S = k ln W, где k — постоянная Больцмана.
Система, первоначально находившаяся в состоянии, характеризуемому малой вероятностью, будет стремиться к состоянию, характеризуемому большей вероятностью. Поэтому D S > 0.
2. Общая формулировка второго начала термодинамики:
Полная энтропия системы вместе с ее окружением в любом естественном процессе увеличивается: D S > О
3. Состояние, осуществляемое малым числом способов, называется упорядоченным. Состояние, осуществляемое многими разными способами, называется беспорядочным. Энтропию можно рассматривать как меру беспорядка в системе. Естественные процессы, при которых D S > 0, стремятся перевести систему в состояние с большим беспорядком. Например, сообщение системе тепла приводит к усилению теплового движения молекул и, следовательно, к увеличению состояния беспорядка в системе.
Из второго начала термодинамики следует, что в любом естественном (необратимом) процессе некоторое количество анергии становится недоступным, хотя, конечно, полная энергия сохраняется.
|
|
4. Электростатика — раздел физики, изучающий взаимодействие неподвижных электрических зарядов.
5. При трении некоторых веществ (например янтаря мехом) возникает явление, называемое электризацией трением. Тела приобретают электрический заряд. Существуют два вида зарядов — заряды одного и того же вида отталкиваются, заряды разных видов притягиваются. Эти два вида зарядов называют положительными и отрицательными.
6. При электризации происходит разделение зарядов на положительные и отрицательные, но их алгебраическая сумма всегда равна нулю. Поэтому был сформулирован закон сохранения электрического заряда:
Суммарный электрический заряд, возникающий в результате любого процесса, равен нулю.
7. Закон Кулона
Сила, действующая между зарядами q 1 и q 2, прямо пропорциональна произведению зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.
,
где k o— коэффициент пропорциональности.
В системе СИ единица заряда называется кулон (Кл). Величина k oв этой системе равна k o@9.109 Н.м–2/Кл. Часто употребляется величина eо = 1/4p k о, называемая диэлектрической проницаемостью вакуума, при этом eо @ 8,8.10–12.
8. Каждый электрический заряд порождает электрическое поле, заполняющее все пространство. Оно характеризуется величиной, называемой напряженностью электрического поля : . Напряженность электрического поля является векторной величиной. Поэтому электрическое поле является векторным полем.
Силовые линии поля — это линия, в каждой точке которых касательная совпадает с вектором , а их плотность с | |. Число силовых, пересекающих данную поверхность S, называется потоком электрического поля Ф: . Поток Ф является скалярной величиной.
|
|
9. Теорема Гаусса:
Поток вектора напряженности электрического поля через замкнутую поверхность равен алгебраической сумме заключенных внутри нее зарядов деленной на eо или умноженной на 4p k о.
10. Примеры напряженности электрического поля для различных конфигураций распределения электрического заряда.
а) Бесконечная однородно (заряженная плоскость с плотностью заряда s= dQ/dS: и не (зависит от расстояния от плоскости.
б) Поле двух разноименно (заряженных плоскостей: внутри плоскостей и Е = 0 вне плоскостей.
в) Длинный равномерно заряженный тонкий стержень с линейной плотностью заряда l = dQ/dl: .
г) Равномерно (заряженная сферическая поверхность радиуса R
при r > R: Е = 0 при r < R
д) Равномерно заряженный непроводящий шар
при r>R; при r<R
11. Напряженность для заряженного проводящего шара радиуса R с зарядом Q:
при r > R E = 0 при r < R.
Заряд внутри шара, а также проводника любой формы, равен нулю. Все носители заряда располагаются на поверхности проводника.
12. Электростатические силы являются консервативными, их циркуляция равна нулю: , и потому для электрического поля можно ввести понятие потенциальной энергии U. Электрическое поле может быть охарактеризовано скалярной величиной — потенциалом j (r) º V (r) = U(r)/q, т.е. потенциальной энергией единичного заряда.
13. Электрический потенциал точечного заряда Q — это работа, которую нужно затратить, чтобы перенести единичный заряд из бесконечности на расстояние r от точечного заряда Q.
.
Разность потенциалов между двумя точками А и В представляет собой работу, затрачиваемую при перемещении единичного заряда из одной точки в другую. VAB = V A – VB. Единицей измерения электрического потенциала и разности потенциалов является вольт (В): 1 В = 1 Дж/Кл.