- •1. Электростатика — раздел электродинамики, изучающий взаимодействие неподвижных электрических зарядов.
- •Физическую величину, равную отношению потенциальной энергии электрического заряда в электростатическом поле к величине этого заряда, называют потенциалом φ электрического поля:
- •3. Найдем взаимосвязь между напряженностью электростатического поля, являющейся его силовой характеристикой, и потенциалом — энергетической характеристикой поля.
- •4. Число линий вектора e, пронизывающих некоторую поверхность s, называется потоком вектора напряженности ne.
- •Методика (алгоритм) применения теоремы Гаусса для расчета электрических полей
- •7. Можно представить полную систему уравнений Максвелла в дифференциальной форме (характеризующих поле в каждой точке пространства):
- •8. . Поле равномерно заряженного бесконечного цилиндра (нити). Бесконечный цилиндр
- •17. Поток вектора магнитной индукции, пронизывающий площадку s - это величина, равная:
- •18. В математической формулировке для магнитостатики теорема имеет[2]следующий вид[1][3]:
- •[Править]Обобщение
- •23. Посмотрим, как ведет себя диполь, попав во внешнее электрическое поле. Сначала — в однородное поле с напряженностью (рис. 3).
23. Посмотрим, как ведет себя диполь, попав во внешнее электрическое поле. Сначала — в однородное поле с напряженностью (рис. 3).
Рис. 3
На заряды диполя действуют равные по модулю, но противоположные по направлению силы и , которые стремятся развернуть диполь. Относительно оси, проходящей через центр диполя (точку О) и перпендикулярной плоскости чертежа, каждая сила создает вращающий момент, равный произведению модуля силы на соответствующее плечо (см. рис. 3): .
Суммарный вращающий момент будет равен
.
Таким образом, при заданных значениях Е и α вращающий момент М определяется величиной дипольного момента р.
Под действием вращающего момента диполь будет поворачиваться, пока не займет положение, изображенное на рисунке 3 штриховой линией. В этом положении равны нулю как сумма сил, так и сумма моментов сил, действующих на диполь. Это означает, что диполь находится в равновесии. При этом вектор электрического момента диполя сонаправлен с вектором напряженности поля.
Следовательно, в однородном внешнем электрическом поле диполь поворачивается и располагается так, чтобы его дипольный момент был ориентирован по полю. Заметим, что такое положение является положением его устойчивого равновесия.
Пусть теперь диполь находится в неоднородном внешнем поле. Разумеется, и здесь возникает вращающий момент, разворачивающий диполь вдоль поля (рис. 4). Но в этом случае на заряды действуют неодинаковые но модулю силы, равнодействующая которых отлична от нуля. Поэтому диполь будет еще и перемещаться поступательно, втягиваясь в область более сильного поля (убедитесь в этом самостоятельно).
Рис. 4
24. Связанные заряды. В результате процесса поляризации в объеме (или на поверхности) диэлектрика возникают нескомпенсированные заряды, которые называются поляризационными, или связанными. Частицы, обладающие этими зарядами, входят в состав молекул и под действием внешнего электрического поля смещаются из своих положений равновесия, не покидая молекулы, в состав которой они входят. Связанные заряды характеризуют поверхностной плотностью . Выделим в поляризованном диэлектрике наклонную призму с основанием S и ребром L, параллельным вектору поляризации P (рис. 2.4). В результате поляризации на одном из оснований призмы появятся отрицательные заряды с поверхностной плотностью , а на другой положительные заряды с плотностью . С макроскопической точки зрения, рассматриваемый объем эквивалентен диполю, образованному зарядами и , которые отстоят друг от друга на расстояние L, тогда электрический момент призмы равен . С другой стороны, электрический момент единицы объема равен , где - угол, между направлением нормали к основанию призмы и вектором P. Произведение есть объем призмы. Приравняв друг к другу оба выражения для электрического момента, получаем, что поверхностная плотность связанных зарядов равна нормальной составляющей вектора поляризации:
,
где n - единичный вектор нормали к поверхности диэлектрика.
Если вектор поляризации P различен в разных точках объема диэлектрика, то в диэлектрике возникают объемные поляризационные заряды, объемная плотность которых .