Физический смысл потенциала.

Потенциал данной точки поля есть потенциальная энергия единичного положительного заряда находящегося в данной точке поля.

Из формулы 2.1 следует что работа по перемещению заряда в электрическом поле не зависит от того, по какой траектории перемещался заряд. А определяется только положением начальной и конечной точек. Поэтому если заряд движется по замкнутой траектории то работа по перемещению заряда равна нулю.

q * θ * E * dl = 0 => θ * E * dl = 0 (2,4)

θ – интеграл по замкнутой траектории

Т.к. работа по перемещению заряда по замкнутой траектории равна нулю, то это означает что электростатическое поле является потенциальной, а электродвижущая сила является консервативной силой.

Интеграл по замкнутому контуру от θ * E * dl – называется циркуляцией вектора напряжения электрического поля.

Из равенства 2.4 следует теорема о циркуляции.

Циркуляция вектора напряжения электрического поля по произвольному замкнутому контуру равна нулю.

Если в электрическом поле соединить точки с одинаковыми потенциалами, то получившиеся поверхности называют, эквивалентом поверхности или поверхности ровного потенциала.

Силовые линии электрического поля всегда перпендикулярны эквиваленту поверхности.

Проводники во внешнем электрическом поле.

Заряженный шарик – опыт Кавендиша.

Заряженный шарик подвешивали на нити и поместили внутрь другого шара, при этом на внутренней поверхности сферы появлялся отрицательный заряд, а на внешней поверхности положительный, причём эти заряды были равны по величине и равны заряду внесенного шарика.

Появление таких зарядов называется электростатической индукцией.

А сами заряды называются индукцироваными зарядами.

Если же шарик соединить проводящей нитью с внешней сферой то весь заряд перетечёт на внешнюю поверхность сферы. => Заряд всегда распределяется по поверхности проводника.

Сама поверхность проводника является эквивалентной поверхностью.

Действительно, если бы на поверхности проводника потенциалы различных точек были бы различны, то началось бы перемещение зарядов до тех пор пока потенциалы не выровнялись бы.

Вывод: т.к. поверхность проводника является эквиваленциальной, то силовые линии всегда перпендикулярны поверхности проводника, электрическое поле отсутствует.

Диэлектрики в электрическом поле

Диэлектрики – это вещества в которых отсутствуют свободные электрические заряды. Заряды в диэлектрике связанные с веществом неотделимы от него, поэтому они называются связанными электрическими зарядами.

Диэлектрики бывают

• полярные

• неполярные

в неполярных диэлектриках положительные и отрицательные заряды пространственно разделены.

Под действием электрического поля эти молекулы деформируются. Положительные заряды смещаются по направлению поля, а отрицательные в противоположном направлении.

В неполярных диэлектриках положительные и отрицательные заряды в молекулах пространственно раздельные и имеют собственный дипольный момент.

Однако дипольные моменты молекул ориентированы хаотически. Поэтому дипольный момент любого объёма вещества равны 0.

Поляризацией диэлектриков называется процесс появления ориентированных диполей во внешнем электрическом поле.

Вектором поляризации Р – называются дипольный момент единицы объёма вещества.

P = ∑ P_i / V (2,5)

P_i – дипольный момент одной молекулы

V – рассматриваемый объём вещества.

Суммирование проводится по всем дипольным моментам молекул в данном объёме вещества.

Поместим диэлектрик во внешнее электрическое поле.

Под действием электрического поля молекулы неполярных диэлектриков деформируются, а молекулы полярных диэлектриков ориентируются т.к. показано на рисунке.

В результате на поверхности диэлектрика появляются связанные заряды, которые образуют своё электрическое поле.

Е – это собственное электрическое поле складывалось во внешнем электрическом поле.

Е₀ + Е’ = Е (2,6)

Т.к. Е₀ и Е’ направлены навстречу друг другу, то электрическое поле в диэлектрике ослабляется.

ε = Е₀ / Е (2,7)

ε – показывает во сколько раз напряжённость электрического поля в диэлектрике меньше чем электрическое поле в вакууме показываются диэлектрической проницаемостью среды.