1 Лекция 4 Электрическое поле, его характеристики, свойства. Поле

однородном и неоднородном электрическом
поле.
Постоянный ток, его характеристики и

энцефалография, миография.
2. Физиотерапия.

за счет внешнего воздействия на тело:
электризация трением, облучение,
электролитическая диссоциация и

Заряды элементарных частиц (электроны, протоны) –
их неотъемлемые свойства

Проявление свойства: взаимодействие с другими
заряженными телами

Притяжение
Отталкивание

→ два вида зарядов: (+) и (-)

Фундаментальный закон сохранения заряда для
изолированной системы: q = const

и (или)
объектов с распределенным в пространстве зарядом
и (или) комбинацией свойств

Металлы + графит: свободные носители
элементарного заряда – электроны:

Соли: полярные молекулы типа NaCl со смещением
электронной плотности (распределенным зарядом):

В обычном состоянии свободных носителей нет:
диэлектрики

свободных носителей заряда – ионов:
Растворы электролитов содержат свободные носители
заряда обоих

Газы в обычном состоянии – совокупность нейтральных
молекул. Свободные носители отсутствуют.

Свободные носители образуются за счет внешних
воздействий:

Металлы и растворы электролитов – проводники

Кулона для взаимодействия двух точечных зарядов:
ε – относительная диэлектрическая проницаемость

из форм существования
материи
Удобная физическая
модель
Электростатическое поле
Можно
наблюдать
с помощью
органов чувств
Упрощение
описания
электрических
взаимодействий

в различные точки пространства (поля)
Электрическое
поле
На пробный (+) заряд со стороны

Напряженность поля в данной точке

2. Пробный (+) заряд в
данной точке обладает потенциальной энергией П:

Потенциал поля в данной точке (нестрого):

направлению
силы, действующей на (+) пробный заряд,
помещенный в данную точку

модуль:

Принцип суперпозиции (наложения):

густоте линий судят о
модуле напряженности
Эквипотенциальные поверхности:
поверхности равного потенциала
1. В любой

ЭПП1

ЭПП2

Точечный заряд:

поле,
определить напряженность или потенциал поля
в каждой точке:
или

крайне неравновесное
состояние, связанное, в том числе, с неравномерным
распределением электрического

(+) (+) (+) (+) (+) (+) (+) (+) (+) (+)

(-) (-) (-) (-) (-) (-) (-) (-) (-) (-) (-) (-) (-) (-) (-) (-)

(+) и (-) одинаковые по модулю заряды разделены
в пространстве перегородкой толщиной l

Бесконечно большое число зарядов → очень сложная
обратная (и даже прямая) задача

заряд тела = 0
Полученная простая система из
двух равных по модулю,

Электрический момент диполя:

(+) (+) (+) (+) (+) (+) (+) (+) (+) (+)

(-) (-) (-) (-) (-) (-) (-) (-) (-) (-) (-) (-) (-) (-) (-) (-)

Первая электрическая модель клеточной мембраны:
объект с суммарным электрическим дипольным моментом:

диполя, как источника поля:

вектора
дипольного момента
на стороны треугольника.
Математическое и физическое упражнение

Измеряются разности потенциалов между парами
точек тела как функции времени

3. По совокупности парных измерений Δφ вынести
суждение о направлении и модуле

и о распределении заряда в данном участке

Распределенный заряд
моделируется электрическим диполем

лучи
Ориентация диполя во внешнем поле
по силовым линиям внешнего поля
Если внешнее

Силовые линии:

диполей = 0

напряженности электрического поля
в диэлектрике по сравнению с напряженностью
внешнего поля
Количественные характеристики:
Поляризация

проницаемость
вещества диэлектрика:
Показывает, во сколько раз напряженность поля
в диэлектрике меньше напряженности

среде свободных носителей заряда
2. Отсутствие в проводящей среде
электрического поля:

3. Проводящему объекту сообщается извне
электрический заряд:
а. заряд распределяется по поверхности объекта;
б. потенциал поверхности объекта пропорционален
сообщенному заряду:

и свойств
окружающей среды накапливать
электрический заряд – электрическая емкость объекта
Пример: электроемкость

элемента:
проводник 1
диэлектрик
проводник 2
обкладки
Заряды обкладок равны по модулю
Заряд конденсатора – заряд

φ1 и φ2 – потенциалы обкладок

отсчета потенциальной энергии
Разность потенциальных энергий (разность потенциалов)
от выбора нуля не

Разность потенциалов между обкладками (напряжение):

Не зависит от выбора нуля

обкладками):
С – электрическая емкость конденсатора – свойство
устройства, определяемое

Большинство объектов «конденсаторной структуры»
сводятся к модели плоского конденсатора:

обкладки – одинаковые бесконечные проводящие
плоскости, разделенные слоем диэлектрика

диэлектрическая
проницаемость диэлектрика
S – площадь обкладки
Для цепи постоянного тока идеальный

– проводник 2
(+) (+) (+) (+) (+) (+) (+) (+)

(-) (-) (-) (-) (-) (-) (-) (-) (-) (-) (-) (-) (-) (-) (-) (-)

Вторая электрическая модель клеточной мембраны:
конденсатор с емкостью С:

Мембрана – диэлектрик ε

источника):
цитоплазма – проводник (резистор);
межклеточная жидкость – проводник (резистор);
мембрана – диэлектрик

электрического поля
Условия протекания тока в среде:
Наличие свободных
носителей заряда:
2. Наличие

проводники + электролиты

диэлектрики + воздействия
на них

Цитоплазма и
межклеточная жидкость

– омическое (активное) сопротивление – свойство
проводящего тела, зависящее от

S

тепловую:
Выделяемая в резисторе мощность – активная:

электросигнала:
R, Ом
ЛЭП
U0
r
R
U0 – активные электрические свойства тканей;
r – пассивные электрические

Закон Ома:

Энергобаланс:

регистрируемого электросигнала:

удобная физическая модель,
позволяющая проще решать сложные задачи;
3. Характеристики поля связаны

6. Пассивные электрические свойства тканей
моделируются RC – электрическими цепями