Электростатическое поле. Напряженность поля
Электростатическое поле – поле, создаваемое неподвижными зарядами.
Это силовое поле, посредством которого осуществляется взаимодействие электрических зарядов.
Пробный заряд – это положительный заряд малой величины, который используют для обнаружения и опытного исследования электростатического поля .
→
[ Н/Кл]= [ В/м]
Напряженность поля точечного заряда:
в вакууме в любой среде
Физический смысл диэлектрической проницаемости среды: ε показывает, во сколько раз напряженность поля в данной среде меньше, чем в вакууме
У положительного заряда, то вектор Е направлен от заряда;
У отрицательного заряда, вектор Е направлен к заряду.
Графически электростатическое поле изображают с помощью линий напряженности – это линии, касательные к которым в каждой точке совпадают с направлением вектора . Густота силовых линий характеризует силу поля.
Однородное поле – когда вектор в любой точке пространства имеет одинаковую величину и направление.
У точечного заряда поле неоднородно, так как в разных точках вектор Е имеет разные направления, а величина его зависит от расстояния между зарядом и данной точкой пространства.
Например:
Принцип суперпозиции
Напряженность электростатического поля, создаваемого системой зарядов,
равна геометрической сумме напряженностей полей, создаваемых в данной точке поля каждым из зарядов.
- модуль ЕА
Поток вектора напряженности. Теорема Гаусса
Графически электрические поля изображают с помощью линий напряженности.
Густота линий напряженности характеризует силу поля.
Число линий напряженности, пронизывающих единицу площади поверхности, перпендикулярную линиям напряженности, равно модулю
Если нормаль к площадке dS образует угол α с вектором , то число линий пронизывающих dS, равно:
Е ∙dS∙cos α= En dS
Величина dФЕ = En dS = E dS ∙cosα называется
потоком вектора напряженности ФЕ [В∙м]
Для произвольной замкнутой поверхности S поток вектора Е через эту поверхность:
ФЕ – алгебраическая величина, зависит от конфигурации поля и направления нормали . За положительное направление принимается внешняя нормаль, т.е. направленная наружу области, охватываемой поверхностью.
Теорема Гаусса
Поток вектора сквозь сферическую поверхность радиуса r:
Если поверхность охватывает несколько зарядов, то =∑ I, и тогда
Поток вектора напряженности электрического поля в вакууме сквозь произвольную замкнутую поверхность равен алгебраической сумме зарядов, охватываемых этой поверхностью, деленной на ε0.
Применение теоремы Гаусса для расчета
Электрических полей в вакууме
1.Поле равномерно заряженной бесконечной плоскости
[Кл/м2 ] поверхностная плотность заряда
Т.к. поток ФЕ пронизывает 2 площади S цилиндра, то:
Поле двух бесконечных параллельных равномерно заряженных плоскостей
|