I. ELECTROSTATICA
1.1. GENERALITAlI
1.1.1. Teoria campului electromagnetic
Materia se prezinta sub doua aspecte: substanNial si de camp. Campul
electromagnetic este o forma de existenNa a materiei, caracterizat prin aceea ca
exercita acNiuni ponderomotoare (forNe, momente) asupra corpurilor. Fenomenele
electrice si magnetice pot exista atat prin particule elementare (sau corpuri)
incarcate cu sarcina electrica (pozitiva sau negativa) si care sunt repartizate intr-un
spaNiu foarte restrans, cat si prin campul lor electromagnetic care le inconjoara.
Domeniul in care nu exista substanNa si deci sarcini electrice, ci numai
camp electromagnetic il definim convenNional vid. Vidul in sensul absolut nu poate
exista intrucat materia nu este discontinua. Acolo unde nu exista substanNa exista
camp (camp de gravitaNie, etc). Campul electromagnetic are doua aspecte
particulare: campul electric si campul magnetic. Separarea lor are un caracter
relativ si aceasta depinde de sistemul de referinNa. In cazul sarcinilor electrice
imobile apare numai camp electric. In cazul magneNilor permanenNi imobili, in
exteriorul lor se poate constata numai prezenNa campului magnetic.
1.1.2. Regimurile de funcNionare ale sistemelor electrice
Regimul static se caracterizeaza, pe de o parte, prin particularitatea ca toate
marimile sunt constante in timp, adica derivatele lor in raport cu timpul sunt nule,
iar, pe de alta parte, prin lipsa posibilitaNii de a transforma energia din formele
electrica sau magnetica, in alte forme de energie. De asemenea, acest regim se
caracterizeaza prin starea de imobilitate relativa a corpurilor. Exista un regim static
pentru campul electric, numit regim electrostatic, si un regim static pentru campul
magnetic, produs de magneNii permanenNi, numit regim magnetostatic.
Regimul staNionar presupune toate marimile constante in timp, dar cu
posibilitatea transformarii energiei campului electric si magnetic in alte forme de
energie.
Regimul cvazistaNionar se caracterizeaza prin variaNii suficient de lente ale
marimilor in raport cu timpul, in asa fel incat curentul de deplasare este neglijabil
faNa de curentul de conducNie, peste tot, cu excepNia dielectricului condensatoarelor.
Regimul nestaNionar corespunde situaNiei in care marimile electrice si
magnetice variaza rapid in timp.
1.1.3. Electrizarea corpurilor
Campul electric este unul din cele doua aspecte ale campului
electromagnetic, care se manifesta prin forNa mecanica ce acNioneaza asupra unui
corp incarcat electric, imobil, introdus in camp.
Electrizarea unui corp se poate obNine in diverse tipuri: reacNii chimice,
iradiere, incalzire, deformare, frecare, influenNa. Din punct de vedere al modului in
care se manifesta, corpurile de aceeasi natura aflate in stare electrizata se pot
imparNi in 3 categorii:
1) conductoare
2) izolatoare
3) semiconductoare.
ImparNirea in aceste categorii se face practic in funcNie de rezistivitatea lor:
(rezistenNa electrica masurata intre doua feNe opuse ale unui cub cu latura unitate).
Dielectricii au aceasta rezistivitate de ordinul 6 ? 15? m 10 10 , iar
semiconductoarele 10-4 ?104?m. SubstanNele dielectrice nu au sarcini libere, ci
"sarcini legate" formand un dipol electric. Acesti dipoli se orienteaza in camp
electric, iar acest fenomen de orientare a dipolilor se numeste polarizare electrica.
1.2. CAMPUL ELECTROSTATIC IN VID
1.2.1. Teorema lui Coulomb
Coulomb a pus bazele experimentale ale fenomenului interacNiunii dintre
doua sarcini electrice punctiforme (esenNial este faptul ca dovedeste natura
newtoniana a forNelor electrostatice), stabilind ca sarcinile electrice acNioneaza
invers proporNional cu patratul distanNei dintre ele. El a masurat cu ajutorul balanNei
de torsiune forNele care se exercita intre doua corpuri punctiforme incarcate cu
sarcini electrice, imobile si situate in vid. Variind valoarea sarcinilor, semnul lor
cat si distanNa intre ele, a gasit relaNia care determina forNa de atracNie sau de
respingere exercitata intre cele doua sarcini (fig.1.1), si anume:
in care: - 1 2 q ,q sarcini electrice;
q - sarcina electrica masurata in Coulombi [C];
Fig. 1.1 [F m] o 9 4 9 10
? - permitivitatea absoluta a vidului.
Sensul forNei este astfel incat sarcinile electrice de acelasi semn se resping,
iar cele de semne contrare se atrag. Versorul r o este dirijat de la corpul (1) la
corpul (2). Formula (1.1), numita teorema lui Coulomb este valabila numai pentru
sarcini punctiforme (dimensiunile corpurilor mult mai mici decat distanNa dintre
ele) si in cazul starii lor invariabile in timp. Cand corpurile sunt mult mai mari,
forNele de interacNiune nu se vor mai calcula cu formula lui Coulomb.
Cursuri + subiecte examen
Pentru a descărca acest document,
trebuie să te autentifici in contul tău.