Студопедия КАТЕГОРИИ: АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция |
Тема 9. Электростатическое поле в вакууме
Электростатическим полем называется поле, создаваемое вокруг неподвижных электрических зарядов. Характеристики электрического поля: напряженность и потенциал. Напряженность электростатического поля - векторная физическая величина, определяемая силой, действующей на единичный положительный заряд, помещенный в данную точку поля: . Направление вектора Е совпадает с направлением силы, действующей на положительный заряд.Единица измерения напряженности электрического поля [Н/К = В/м ]. Напряженность поля точечного заряда в вакууме . Графически электростатическое поле изображается с помощью линий напряженности – линий, касательные к которым в каждой точке совпадает с направлением вектора Е. Например поле плоского конденсатора изображено на рисунке. Принцип суперпозиции электростатических полей: напряженность Е результирующего поля, созданного несколькими зарядами или системой зарядов, равна геометрической сумме напряженностей полей, создаваемых в данной точке каждым из зарядов в отдельности. Потенциалэлектростатического поля – энергетическая характеристика электростатического поля: , где W – потенциальная энергия, которой обладает заряд в электростатическом поле. Потенциал j в какой-либо точке электростатического поля есть скалярная физическая величина, определяемая потенциальной энергией единичного положительного заряда, помещенного в эту точку. Единица измерения – вольт. Потенциал j поля точечного заряда: Напряженность Е поля равна градиенту потенциала со знаком минус. Знак минус определяется тем, что вектор напряженности Е поля направлен в сторону убывания потенциала. E = -gradj = -Ñj, или , где i, j, k – единичные векторы координатных осей x, y, z. Действие называется градиентом. Пример 9.1. Электростатическое поле создано системой точечных зарядов –q, +q и –q. (1)Вектор напряженности поля в точке А ориентирован в направлении … (2)Градиент потенциала поля в точке А ориентирован в направлении … Решение (1): вектор напряженности электростатического поля созданного отрицательным точечным зарядом направлен в сторону заряда по линии соединяющей точку А с зарядом, значит, вектора направлены по 7 и 5. Вектор напряженности электростатического поля созданного положительным точечным зарядом направлен от заряда, поэтому, вектор направлен по 2, как показано на рисунке ниже. Вектора E7 и E5 складываем по правилу параллелограмма (принцип суперпозиции электростатических полей). Результирующий вектор Е57 направлен в обратную сторону вектору Е2. Складывая вектора Е57 и Е2 мы найдем направление поля в точке А. Результирующий вектор Е направлен в сторону большего из векторов Е57 и Е2, а именно в сторону 6. Решение (2): направление напряженностиЕ в точке А нашли в предыдущем задании, оно направленно по 6. Напряженность электрического поля и градиент потенциала связаны соотношением: E = -gradj = -Ñj, Знак минус показывает, что вектор напряженности поля Еориентирован в сторону обратную направлению градиента потенциала поля в точке А. Ответ: 2 Пример 9.2.На рисунках представлены графики зависимости напряженности поля Е(r) для различных распределений заряда: График зависимости E(r) для заряженной металлической сферы радиуса R показан на рисунке … Решение:напряженность поля внутри заряженной металлической сферы равна нулю, вне сферы убывает с расстоянием r по такому же закону, как для точечного заряда. Таким образом, график зависимости для заряженной металлической сферы радиуса R показан на рисунке 2. Пример 9.3. Электрическое поле создано двумя точечными зарядами -q и +4q. Отношение потенциала поля, созданного вторым зарядом в точке А, к потенциалу результирующего поля в точке Aравно… Решение: потенциал j поля точечного заряда . Соответственно для первого заряда (-q) потенциал равен: ; для второго заряда . Потенциал результирующего поля в точке Aравен Отношение потенциала поля, созданного вторым зарядом в точке А, к потенциалу результирующего поля в точке Aравно
|
||
Последнее изменение этой страницы: 2018-04-12; просмотров: 1627. stydopedya.ru не претендует на авторское право материалов, которые вылажены, но предоставляет бесплатный доступ к ним. В случае нарушения авторского права или персональных данных напишите сюда... |