- •Электричество и магнетизм
- •Электростатика. Электрическое поле в вакууме.
- •Электрическое поле при наличии диэлектриков.
- •Электрические свойства проводников
- •Электроемкость
- •Конденсаторы
- •Энергия электрического поля
- •Общие характеристики электрического тока
- •Основные законы постоянного тока
- •Магнитное поле
- •Полевые теоремы для магнитного поля в вакууме
- •Магнитное поле в веществе
- •Электромагнитная индукция
- •Ток смещения
- •Уравнения Максвелла в неподвижных средах
- •Электромагнитные волны
- •Переменный ток
Электрическое поле при наличии диэлектриков.
При внесении диэлектрика во внешнее электрическое поле происходит поляризация диэлектрика и изменение поля. Происходит ориентация дипольных моментов преимущественно вдоль поля (положительные заряды смещаются в направлении поля, отрицательные – в противоположном направлении). На поверхности диэлектрика появляются нескомпенсированные заряды.
По принципу суперпозиции: (поле в диэлектрике равно суперпозиции внешнего поля сторонних зарядов и поля внутренних, связанных зарядов) Внешнее поле внутри диэлектрика ослабляется!
Поляризованность диэлектрика – вектор, определяемый соотношением: ;
Для изотропных диэлектриков, не являющихся сегнетоэлектриками и электретами: ,
– диэлектрическая восприимчивость (безразмерная величина).
Теорема Гаусса для вектора :
Вектор электрического смещения .
Теорема Гаусса для электрического поля при наличии диэлектрика:
(дивергенция в точке равна объемной плотности стороннего заряда в этой точке).
Для изотропных диэлектриков: , – диэлектрическая проницаемость.
Пример. Параметры поля в плоской пластине из однородного изотропного диэлектрика, внесенной в поле, создаваемое двумя бесконечными разноименно заряженными плоскостями, создающими в вакууме поле (как показано раньше при помощи т. Гаусса, ):
.
Условия на границе раздела двух диэлектриков (граничные условия) (следствие т. Гаусса для и т. о циркуляции ): .
Преломление линий и на границе раздела: .
На границе раздела линии и преломляются, изменяется скачком, а – не прерывается.
Электрические свойства проводников
Носители заряда в проводниках обладают большой подвижностью, способны перемещаться под действием небольшой силы (например, свободные электроны в металлах). При внесении незаряженного проводника в электрическое поле положительные носители заряда смещаются по полю, отрицательные – против поля (явление электростатической индукции). На противоположных поверхностях проводника появляются избыточные «+» и «–» заряды – индуцированные заряды.
Смещение зарядов происходит очень быстро, пока не наступит равновесие, т.е. внутри проводника .
Внутри проводника избыточных зарядов нет, только в приповерхностном слое.
проводник во внешнем поле представляет собой эквипотенциальную область, его поверхность эквипотенциальна независимо от формы.
4) Поле вблизи границы раздела проводника и диэлектрика: , а значит , .
5) Распределение поверхностной плотности индуцируемых зарядов по поверхности зависит от ее кривизны – чем больше кривизна, тем меньше : .
Электростатическая защита (экранирование) приборов от внешних электростатических полей: проводящая оболочка разделяет все пространство на внутреннюю и внешнюю части, которые электрически независимы.
Метод электростатических изображений: при расчёте распределения индуцированного заряда на проводнике его заменяют более простой системой зарядов, но так, чтобы распределение потенциала не изменилось.