Шпора по экзаменационым вопросам, страница 2

Следовательно потенциальная энергия взаимодействия двух зарядов равна:

График W_n^:

Потенциалом электрического поля называется физическая величина: .   [φ] = Дж/Кл = В («вольт»)

Если взаимодействуют два точечных заряда q₀ и q, то  —потенциал электрического поля, точечного заряда.

Таким образом работа по перемещению зарядов равна:

A = W₁-W₂ = q₀* φ₁-q₀* φ₂ = q₀(φ₁ – φ₂)

Величина U = φ₁ - φ₂ — разность потенциалов  электрического поля

 

Связь между вектором Е (напряженность электрического поля) и φ (потенциалом)

Работа по переносу энергии вдоль оси х равна: dA=F*dx=qE_x dx.

С другой стороны dA = q(φ₁ – φ₂) = - q (φ₂ – φ₁) = - qdφ

Приравняем qE_x = - qd φ, получим  или равно – φ_х^’ аналогично ;      

Условное обозначение:

Следовательно:

Для однородного поля:

Для графического изображения электрических полей на ряду с символьными линиями используют эквивалентные поверхности (т.е. поверхности равного потенциала)

Силовые линии пересекаются с эквивалентными поверхностями под прямим углом.

9.    Поляризация диэлектриков.

Полиризованость.

Диэлектрическая проницаемость.

Электрическое смещение.

Диэлектрики (изоляторы) — вещества не проводящие электрический ток, т.к. у них нет свободных зарядов. Диэлектрики бывают трёх типов:

1) Полярные, их молекулы представляют собой диполь(HCl)

2) Неполярные, их молекулы семеричны (H₂, O₂, N₂, CH₄)

3) Ионные, построены из ионов ( NaCl (пищевая соль))

При помещение в электрическое поле диполи полярных диэлектриков выстраиваются вдоль поля. У некоторых диэлектриков молекулы растягиваются и становится диполями. Это явление называется поляризацией диэлектриков. Численная величина суммарно равная диполю на единицу объёма. Из опыта следует что поляризованость пропорциональна напряженности электрического поля

Н — «капа» каффецент пропорциональности, который называется диэлектрическая восприимчивость.

Рассмотрим диэлектрик в электрическом поле. В результате поляризации на поверхности диэлектрика образуются связанные заряды. Электрическое поле связанных зарядов направлено против поля.

Вывод: Поэтому результату электрическое поле всегда меньше в диэлектрике чем внешние поля . 

Величина показывающая на сколько поле в вакууме больше поля в диэлектрике:  называется диэлектрической проницаемостью.

Электрическое поле в диэлектрике удобно описывать с помощью вспомогательной величины — электрического смещения (или электрической индукции):

— электрическое поле в диэлектрике.

т.к.  то    т.е. Д=Д₀ — электрическое смещение для диэлектрика и вакуума одинаковы.

10.     Идеальный проводник в электрическом поле.

При помещении проводника в электрическое поле, свободные заряды приходят в движение. В результате на противоположных краях проводника возникают заряды противоположного знака (индуцированные заряды).

Поле индуцированных зарядов компенсирует внешнее поле и внутри поле равно нулю:

1) Заряды располагаются на поверхности.

2) Е _{внутреннее} = 0 (это используется для электростатической защиты.

3) Потенциал всего проводника одинаков и равно константе.

4) Напряженность поля у поверхности перпендикулярно к ней.

11.    Электроёмкость уединенного проводника.

Конденсаторы.

Если проводнику сообщить заряды q₁, q₂, … q_n то его потенциал будет φ₁, φ₂, … φ_n. Из опыта следует что отношение   C = q/φ  для данного проводника остаётся постоянным, т.е. С=q₁/ φ₁, q₂/ φ₂, … q_n/ φ_n .

Величина равная  — называется электроёмкостью (или электроемкостью проводника).

[C] = Кл/В = Ф (фарад)

В частности для шара радиусом R потенциал равен

тогда ёмкость шара:

 — ёмкость шара

Если к заряженному проводнику провести другой, то на нём возникают индуцированные заряды, которые будут ослаблять электрическое поле первого проводника, т.е. уменьшать его потенциал и увеличивать его ёмкость.

Следовательно ёмкость двух проводников всегда больше емкости удельного проводника.

Для накопления больших зарядов служат конденсаторы — системы из двух проводников разделенных диэлектриком.

Чтобы на ёмкость конденсатора не влияли окружающие проводники, всё поле должно быть сосредоточено внутри конденсатора.