Учебник по физике для поступающих в ВУЗ
Электростатическое поле сосредоточено внутри макроскопического тела и вблизи его поверхности.
Принцип суперпозиции позволяет рассчитать напряженность электростатического поля, созданного заряженными телами конечных размеров
Найдем напряженность электростатического поля положительного заряда Q, равномерно распределенного по поверхности сферы радиуса R.
В любой точке внутри сферы напряженность поля равна нулю, так как диаметрально противоположные заряды компенсируют действия друг друга.
Электростатическое поле внутри заряженной сферы отсутствует.
Найдем напряженность поля в произвольной точке А вне сферы, на расстоянии r от ее центра.
Мысленно разделим сферу на пары одинаковых точечных зарядов симметричных относительно прямой через центра сферы и точку А
Любая пара таких зарядов создает напряженность вдоль оси симметрии, поэтому напряженность вне заряженной сферы направлена радиально, от сферы.
Электростатическое поле, созданное заряженной сферой, сосредоточено в определенной области пространства – вне сферы.
Линии напряженности поля, созданного заряженной сферой в этой области, совпадают с линиями напряженности точечного положительного заряда +Q, помещенного в центр сферы.
Напряженность поля вне равномерно заряженной сферы совпадает с напряженностью поля точечного заряда, равного заряду сферы и помещенного в ее центре.
E =
Найдем напряженность электростатического поля заряженной плоскости в непосредственной близости от нее, т.е. на расстоянии r, значительно меньшем, чем линейный размер плоскости (r << l)
На таком расстоянии плоскость можно считать бесконечной
Характеристикой распределения заряда по плоскости является поверхностная плотность заряда.
Поверхностная плотность заряда – физическая величина, равная отношению заряда, равномерно распределенного по поверхности, к площади этой поверхности
σ =
Единица измерения – Кл/м2
Поверхностная плотность заряда численно равна заряду на 1 м2 поверхности.
Разобьем мысленно плоскость на пары одинаковых зарядов q, симметричных относительно точки О. Результирующая напряженность в произвольной точке Р от этой пары зарядов направлена перпендикулярно к плоскости от нее (в случае положительного заряда плоскости)
Линии напряженности положительно заряженной бесконечной плоскости направлены от нее перпендикулярно ее поверхности.
Линии напряженности отрицательно заряженной бесконечной плоскости направлены к ней перпендикулярно ее поверхности.
Линии напряженности электростатического поля параллельны лишь в случае однородного поля.
Напряженность поля бесконечной равномерно заряженной плоскости постоянна (одинакова на любом расстоянии от плоскости) и зависит лишь от поверхностной плотности заряда.
E =
В случае среды с относительной диэлектрической проницаемостью e, напряженность поля уменьшится в e раз:
E =
Полученное выражение справедливо лишь на малых по сравнению с размерами плоскости расстояниях.
ПРОВОДНИКИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ПОЛЕ(уч.10кл.стр.392-396)
Распределение зарядов в проводнике при отсутствии и наличии электрического поля
Понятие электростатической индукции
Определение идеального проводника
Напряженность поля внутри проводника
Линии напряженности вне и внутри проводника
Эквипотенциальность поверхности проводника
Экранирование и его физический смысл
Распределение зарядов по поверхности проводника(уч.10кл.стр.365)
Условия равновесия зарядов
Распределение зарядов по поверхности проводящих сфер
Формула заряда на поверхности сферы
Носителями свободных зарядов в металлах являются электроны. Их концентрация велика – порядка 1028 м-3.
Эти электроны участвуют в беспорядочном тепловом движении. Под действием электрического поля они начинают перемещаться упорядоченно со средней скоростью 10-4 м/с.
Наличие свободных электронов в металлах было доказано в опытах Л. И. Мандельштама и Н.Д.Папалекси (1913 г.), Б.Стюартом и Р.Толменом (1916 г.).
На катушку наматывают проволоку, концы которой припаивают к двум металлическим дискам, изолированным друг от друга. К концам дисков при помощи скользящих контактов присоединяют гальванометр. Катушку приводят в быстрое движение, а затем резко останавливают. После резкой остановки катушки свободные заряженные частицы некоторое время движутся относительно проводника по инерции, и, следовательно, в катушке возникает электрический ток. Ток существует незначительное время, так как из-за сопротивления проводника заряженные частицы тормозятся и упорядоченное движение частиц, образующее ток прекращается.
В отрицательно заряженном проводнике избыточные электроны из-за взаимного отталкивания расходятся на максимальное расстояние, распределяясь по поверхности проводника.
В положительно заряженном проводнике свободные электроны втягиваются внутрь избыточным положительным зарядом протонов. Из-за ухода электронов с поверхности на ней остается избыточный положительный заряд.
Заряды, сообщенные проводнику, распределяются по его поверхности.
На поверхности электронейтрального проводника, помещенного во внешнее электростатическое поле, происходит перераспределение заряда, называемое электростатической индукцией.
В поле конденсатора отрицательные заряды притягиваются к положительной пластине, положительные – к отрицательной.
Эти заряды называются индуцированными.
Разделение зарядов прекращается, когда сила притяжения зарядов к пластинам будет равна силе притяжения между индуцированными зарядами.
В равновесии движение свободных зарядов прекращается, что свидетельствует об отсутствии электростатического поля внутри проводника.
Если в диэлектрике напряженность поля связанных зарядов лишь уменьшает напряженность внешнего поля, то в проводнике поле индуцированных (наведенных) зарядов полностью его компенсирует.
Перейти на страницу: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100