Две бесконечные плоскопараллельные разноименно заряженные плоскости

Две бесконечные плоскопараллельные разноименно заряженные плоскости - student2.ru

Пусть плоскости заряжены равномерно разноименными зарядами с поверхностными плотностями Две бесконечные плоскопараллельные разноименно заряженные плоскости - student2.ru , и Две бесконечные плоскопараллельные разноименно заряженные плоскости - student2.ru . Поле таких плоскостей найдем как суперпозицию полей, создаваемых каждой из плоскостей в отдельности, Две бесконечные плоскопараллельные разноименно заряженные плоскости - student2.ru , где Две бесконечные плоскопараллельные разноименно заряженные плоскости - student2.ru и Две бесконечные плоскопараллельные разноименно заряженные плоскости - student2.ru — поля, создаваемые положительно и отрицательно заряженными плоскостями. Как видно из рисунка напряженности, создаваемые обеими плоскостями правее правой и левее левой плоскостей, направлены в противоположные стороны, и при суммировании взаимно компенсируют друг друга. В этих областях результирующее поле равно нулю, Две бесконечные плоскопараллельные разноименно заряженные плоскости - student2.ru .

Напряженности полей обеих плоскостей между плоскостями направлены в одну сторону, следовательно, модуль напряженности результирующего поля равен сумме модулей напряженностей, накладываемых полей. Напряженность поля каждой плоскости равна Две бесконечные плоскопараллельные разноименно заряженные плоскости - student2.ru , тогда полная напряженность между плоскостями Две бесконечные плоскопараллельные разноименно заряженные плоскости - student2.ru , т. е.

Две бесконечные плоскопараллельные разноименно заряженные плоскости - student2.ru

Поле, как и в случае одной пластины будет однородным. Полученный результат приближенно справедлив и для плоскостей конечных размеров, если линейные размеры пластин много больше расстояния между ними. Такая система образует плоский конденсатор. Картина поля плоского конденсатора приведена на рисунке. Поле получается однородным всюду, кроме областей вблизи краев пластины. В дальнейшем при расчетах краевыми эффектами будем пренебрегать, и считать поле плоского конденсатора однородным.

Бесконечный равномерно заряженный цилиндр (нить)

Возьмем цилиндрическую поверхность радиуса R, заряженную с постоянной линейной плотностью Две бесконечные плоскопараллельные разноименно заряженные плоскости - student2.ru (заряд приходящийся на единицу длинны вдоль оси цилиндра). Из соображений симметрии следует, что поле здесь имеет радиальный характер, т. е. вектор Две бесконечные плоскопараллельные разноименно заряженные плоскости - student2.ru в каждой точке перпендикулярен оси цилиндра, а модуль вектора Две бесконечные плоскопараллельные разноименно заряженные плоскости - student2.ru зависит только от расстояния Две бесконечные плоскопараллельные разноименно заряженные плоскости - student2.ru до оси цилиндра. В качестве замкнутой поверхности применения теоремы Гаусса выберем поверхность коаксиального, прямого цилиндра (смотрим рисунок). Тогда поток вектора Две бесконечные плоскопараллельные разноименно заряженные плоскости - student2.ru сквозь торцы этого цилиндра равен нулю, и полный поток через замкнутую поверхность равен потоку через боковую поверхность Две бесконечные плоскопараллельные разноименно заряженные плоскости - student2.ru , где Две бесконечные плоскопараллельные разноименно заряженные плоскости - student2.ru — площадь боковой поверхности, выбранного цилиндра, Две бесконечные плоскопараллельные разноименно заряженные плоскости - student2.ru — его длинна.

Две бесконечные плоскопараллельные разноименно заряженные плоскости - student2.ru

По теореме Гаусса для случая Две бесконечные плоскопараллельные разноименно заряженные плоскости - student2.ru этот же поток определяется зарядом, вырезаемый выбранной замкнутой, цилиндрической поверхностью на заряженном цилиндре (длинною Две бесконечные плоскопараллельные разноименно заряженные плоскости - student2.ru ), и равен Две бесконечные плоскопараллельные разноименно заряженные плоскости - student2.ru . Сравнивая эти выражения для потока Две бесконечные плоскопараллельные разноименно заряженные плоскости - student2.ru , находим

Две бесконечные плоскопараллельные разноименно заряженные плоскости - student2.ru .

Если Две бесконечные плоскопараллельные разноименно заряженные плоскости - student2.ru , то замкнутая поверхность не содержит внутри зарядов, поэтому в этой области Две бесконечные плоскопараллельные разноименно заряженные плоскости - student2.ru . Внутри равномерно заряженного цилиндра поля нет.

Наши рекомендации