- •Электрический заряд. Распределение электрического заряда в пространстве. Закон кулона. Напряженность электрического поля.
- •Принцип суперпозиции электрических полей. Геометрическое представление электростатического поля. Однородное электростатическое поле.
- •Поток вектора напряженности. Теорема гаусса для электростатического поля.
- •Расчет электростатического поля с помощью теоремы гаусса.
- •Заряд равномерно распределен по бесконечной плоскости.
- •Две параллельные равномерно заряженные бесконечные пластины.
- •Дифференциальная форма теоремы гаусса:
- •Работа электростатического поля при перемещении точечного заряда.
- •15. Связь между потенциалом и напряженностью электростатического поля.
- •Эквипотенциальные поверхности:
- •Электрический диполь. Диполь в электрическом поле.
- •Поляризация диэлектрика.
- •Точечный заряд в диэлектрической среде.
- •Электростатическое поле внутри и снаружи проводника:
- •Электрическая емкость конденсаторов.
- •Соединение конденсаторов.
- •Электродвижущая сила.
- •Сопротивление проводников.
-
Электрический диполь. Диполь в электрическом поле.
Электрический диполь — система двух равных по модулю разноименных точечных зарядов (+q, -q), расстояние L между которыми значительно меньше расстояния до рассматриваемых точек поля.
Во внешнем электрическом поле E на электрический диполь действует момент сил d*E который стремится повернуть его так, чтобы дипольный момент развернулся вдоль направления поля.
Потенциальная энергия электрического диполя в (постоянном) электрическом поле равна –E*d (В случае неоднородного поля это означает зависимость не только от момента диполя - его величины и направления, но и от места, точки нахождения диполя).
Вдали от электрического диполя напряжённость его электрического поля убывает с расстоянием R как R-3 то есть быстрее, чем у точечного заряда (E≈R-2).
Любая в целом электронейтральная система, содержащая электрические заряды, в некотором приближении (то есть собственно в дипольном приближении) может рассматриваться как электрический диполь с моментом
г де qi — заряд i -го элемента, ri — его радиус-вектор. При этом дипольное приближение будет корректным, если расстояние, на котором изучается электрическое поле системы, велико по сравнению с её характерными размерами.
-
Поляризация диэлектрика.
Поляризация диэлектриков — явление, связанное с ограниченным смещением связанных зарядов в диэлектрике или поворотом электрических диполей, обычно под воздействием внешнего электрического поля, иногда под действием других внешних сил или спонтанно.
Поляризацию диэлектриков характеризует вектор электрической поляризации. Физический смысл вектора электрической поляризации — это дипольный момент, отнесенный к единице объема диэлектрика. Иногда вектор поляризации коротко называют просто поляризацией.
Поляризация — состояние диэлектрика, которое характеризуется наличием электрического дипольного момента у любого (или почти любого) элемента его объема.
Различают поляризацию, наведенную в диэлектрике под действием внешнего электрического поля, и спонтанную (самопроизвольную) поляризацию, которая возникает в сегнетоэлектриках в отсутствие внешнего поля. В некоторых случаях поляризация диэлектрика (сегнетоэлектрика) происходит под действием механических напряжений, сил трения или вследствие изменения температуры.
Поляризация не изменяет суммарного заряда в любом макроскопическом объеме внутри однородного диэлектрика. Однако она сопровождается появлением на его поверхности связанных электрических зарядов с некоторой поверхностной плотностью σ. Эти связанные заряды создают в диэлектрике дополнительное макроскопическое поле c напряжённостью E1, направленное против внешнего поля с напряжённостью E0 . В результате напряжённость поля E внутри диэлектрика будет выражаться равенством: E=E0 – E1.
-
Точечный заряд в диэлектрической среде.
Пусть точечный заряд +q находится на расстоянии а от плоской границы двух бесконечно протяженных однородных диэлектриков с проницаемостями e1 и e2.
Если диэлектрическая проницаемость первой среды больше, чем второй, то заряд отталкивается от границы диэлектриков, при обратном соотношении - притягивается. Заряд, находившийся вначале в среде с большей проницаемостью, отталкиваясь от границы, стремится уйти в бесконечность. Заряд, вначале находившийся в среде с меньшей проницаемостью, притягивается к границе, пересекает ее, а затем, находясь уже в другой среде отталкивается от границы, стремясь уйти в бесконечность. Естественно, все сказанное справедливо только в том случае, если можно пренебречь силой трения, действующей на заряд со стороны среды.