Связь между напряженностью поля и разностью потенциалов

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ. НАПРЯЖЕННОСТЬ

Факт взаимодействия электрических зарядов на расстоянии можно объяснить наличием вокруг них электрического поля - материального объекта, непрерывного в пространстве и способного действовать на другие заряды.

Поле неподвижных электрических зарядов называют электростатическим.

Характеристикой поля является его напряженность.

Напряженность электрического поля в данной точке - это вектор, модуль которого равен отношению силы, действующей на точечный положительный заряд, к величине этого заряда, а направление совпадает с направлением силы. Напряженность поля точечного заряда Q на расстоянии r от него равна

Принцип суперпозиции полейНапряженность поля системы зарядов равна векторной сумме напряженностей полей каждого из зарядов системы:

2 силовыми линиями– это линии, касательная к которым в любой точке поля совпадает с направлением вектора напряженности

ПОТОКОМ ВЕКТОРА называется скалярная величина Ф_Е равная скалярному произведению вектора напряженности на вектор площади Теорема Гаусса: поток вектора через замкнутую поверхность равен алгебраической сумме заключенных внутри этой поверхности зарядов, деленной на , т. е.:

5 Электростатическое поле - эл. поле неподвижного заряда.
Fэл , действующая на заряд, перемещает его, совершая раборту.
В однородном электрическом поле Fэл = qE - постоянная величинаПОТЕНЦИАЛ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ПОЛЯ-энергитическая характеристика эл. поля.
- равен отношению потенциальной энергии заряда в поле к этому заряду.
- скалярная величина, определяющая потенциальную энергию заряда в любой точке эл. поля.

СВЯЗЬ МЕЖДУ НАПРЯЖЕННОСТЬЮ ПОЛЯ И РАЗНОСТЬЮ ПОТЕНЦИАЛОВ

Чем меньше меняется потенциал на отрезке пути, тем меньше напряженность поля.
Напряженность эл. поля направлена в сторону уменьшения потенциала.

6Диэлектрики, состоящие из неполярных молекул, называются неполярными диэлектриками. Диэлектрики, состоящие из полярных молекул, называются полярными диэлектриками. Помещенный в электрическое поле диэлектрик приобретает полярность: та часть его поверхности, в которую входят силовые линии, заряжается отрицательно, а противоположная часть заряжается положительно. Это явление называется поляризацией диэлектрика. В диэлектрике нет свободных зарядов, которые могли бы перераспределяться под действием поля. Все разноименные заряды в диэлектрике попарно связаны – диполи. ℓ р = ½q½ℓ - дипольный момент

Электрический диполь— система двух равных по модулю разноименных точечных зарядов ( ), расстояние между которыми значительно меньше расстояния до рассматриваемых точек поля. Плечо диполя — вектор , направленный по оси диполя (прямой, проходящей через оба заряда) от отрицательного заряда к положительному и равный расстоянию между зарядами.
Электрический момент диполя (дипольный момент):
.Напряженность поля диполя в произвольной точке (согласно принципу суперпозиции):

6а Вектор напряженности , переходя через границу диэлектриков, претерпевает скачкообразное изменение, создавая тем самым неудобства при расчете элек­тростатических полей. Поэтому оказалось необходимым помимо вектора на­пряженности характеризовать поле еще в е к т о р о м э л е к т р- и ч е с к о г о смещения, который для электрически изотропной среды по определению равен

(3)

7 Если проводник поместить во внешнее электростатическое поле или зарядить его, то на заряды данного проводника будет действовать электростатическое поле, под действием которого они начнут двигаться. Движение зарядов (ток) будет длиться до тех пор, пока не установится равновесное распределение зарядов, при котором электростатическое поле внутри данного проводника обращается в нуль. Это происходит в течение очень короткого времени. Действительно, если бы поле не было равно нулю, то в проводнике появилось бы упорядоченное движение зарядов без затраты энергии от внешнего источника, что не согласуется с законом сохранения энергии. Значит, напряженность поля во всех точках внутри проводника равна нулю: ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКАЯ ИНДУКЦИЯ - перераспределение зарядов на поверхности проводника или поляризация диэлектрика под действием стороннего электрич.Электрической емкостью проводника наз. отношение заряда проводника к его потенциалу: . Конденсатор представляет собой систему из двух проводников, разделенных слоем диэлектрика, толщина которого мала по сравнению с размерами проводников. Проводники наз. обкладками конденсатора. Если заряды пластин конденсатора одинаковы по модулю и противоположны по знаку, то под зарядом конденсатора понимают абсолютное значение заряда одной из его обкладок.Электроемкостью конденсатора называют отношение заряда конденсатора к разности потенциалов между обкладками:

8 При заряжении проводника совершается работа против электрических сил отталкивания между одноименными зарядами, сообщаемыми проводнику. Работа эта идет на увеличение электрической энергии заряженного проводника.

Для подсчета электрической энергии заряженного проводника допустим, что вначале проводник был не заряжен. Сообщим ему количество электричества q. Тогда вокруг проводника возникнет электрическое поле, и потенциал проводника примет значение

, Энергия заряженного конденсатора Работа, совершаемая при заряжении конденсатора, определит его электрическую энергию. Электрическая энергия заряженного конденсатора определяется теми же формулами, которые были получены для заряженного проводника, если в них q, С и U будут соответственно определять заряд на обкладках конденсатора, емкость конденсатора и разность потенциалов между обкладками конденсатора. Таким образом, энергия заряженного конденсатора равна