дщдщ. Линии напряжённости воображаемые направленные линии, касательные к которым в каждой точке поля совпадают по направлению с напряжённостью электростатического поля в той же точке т е
 Скачать 14.66 Kb.
|
|
Линии напряжённости — воображаемые направленные линии, касательные к которым в каждой точке поля совпадают по направлению с напряжённостью электростатического поля в той же точке (т. е. с направлением электростатической силы, действующей на положительный заряд) (рис. 111). Очевидно, что через любую точку поля, в которой G G E n 0 , можно провести одну и только одну линию напряжённости. В каждой такой точке напряжённость имеет вполне определённое направление. На рисунке 112, а изображены линии напряжённости полей, образованных зарядами, равномерно распределёнными по поверхности уединённых проводящих шариков. Направление каждой стрелки на рисунке 112, а совпадает с направлением напряжённости поля. Линии напряжённости в первом случае направлены от положительного заряда в бесконечность, а во втором — из бесконечности к отрицательному заряду и оканчиваются на нём. В электростатическом поле линии напряжённости начинаются и оканчиваются на электрических зарядах даже тогда, когда одним своим концом уходят в бесконечность, где и находятся недостающие на рисунке заряды На рисунке 112, б изображены линии напряжённости электростатического поля, образованного двумя разноимёнными зарядами, модули которых одинаковые, находящимися на проводящих шариках. Стрелки показывают направления напряжённости поля в различных его точках. На рисунке 112, в представлены линии напряжённости электростатического поля двух одинаково заряженных шариков. На рисунке 112, г изображено поле, созданное зарядами противоположных знаков, модули которых одинаковые, находящимися на двух плоских металлических пластинах, длина которых много больше расстояния между ними. Линии напряжённости такого поля параллельны друг другу за исключением пространства вблизи краёв пластин и вне области их перекрытия. Электростатическое поле в центральной области между разноимённо заряженными металлическими пластинами является примером однородного поля. Однородное электростатическое поле — электростатическое поле, напряжённость которого во всех точках пространства одинакова. Электростатические поля, изображённые на рисунках 112, а, б, в, являются неоднородными, так как или модуль, или направление (или и то, и другое) напряжённости в разных точках поля отличается. Линии напряжённости электростатического поля не прерываются в пространстве (при отсутствии в нём других зарядов), никогда не пересекаются и не касаются друг друга. Чтобы линии напряжённости отображали не только направление, но и модуль напряжённости поля, на рисунках их условились проводить с определённой густотой. Линии напряжённости идут гуще там, где модуль напряжённости поля больше, и реже там, где он меньше. В однородном электростатическом поле густота линий напряжённости не меняется. Картину линий напряжённости принято строить так, чтобы она, по возможности, отображала симметрию изображаемого электростатического поля. Число линий напряжённости, началом или концом которых служит данный заряд, пропорционально значению этого заряда (рис. 113). Работа силы однородного электростатического поля. Расчёты и результаты экспериментов доказали, что работа силы электростатического поля при перемещении заряда между двумя точками зависит только от положения этих точек и не зависит от вида траектории. Такой же особенностью, как вы знаете, обладает и гравитационное поле. Физические поля, работа сил которых не зависит от формы траектории, называют потенциальными. Выясним, как можно определить работу силы однородного электростатического поля напряжённостью G E по перемещению положительного пробного заряда q0. Поскольку электростатическое поле является потенциальным, то при перемещении заряда из точки В в точку D (рис. 114) работа силы поля независимо от формы траектории имеет одно и то же значение. Определим эту работу для случая, когда заряд перемещается вдоль отрезка прямой ВD. Вам известно, что работа силы A F'rcosD, где F — модуль силы, действующей на тело; 'r — модуль перемещения тела под действием этой силы; D — угол между направлениями силы и перемещения. В нашем случае модуль электрической силы F q0E, поэтому работа силы поля AВD q0E'rcosD. Поскольку 'rcosD d (см. рис. 114), где d — расстояние между заряженными пластинами, создающими поле, то AВD q0Ed. (21.1) Работа силы электростатического поля может быть положительной, отрицательной или равной нулю. Например, если бы заряд перемещался не из точки В в точку D, а наоборот — из точки D в точку В, то работа силы была бы отрицательной: ADВ –q0Ed. При перемещении заряда перпендикулярно линиям напряжённости работа силы поля A 0. Разность потенциалов. Перемещение заряженных частиц в электростатическом поле, сопровождаемое изменением их потенциальной энергии, характеризуют, используя понятие «разность потенциалов». Как и приращение потенциальной энергии, разность потенциалов не зависит от выбора нулевой точки. Пусть пробный заряд q0 перемещается в электростатическом поле под действием силы поля из точки 1 в точку 2, потенциалы которых M1 и M2 (рис. 118). Разность потенциалов U12 между двумя точками электростатического поля — физическая скалярная величина, равная отношению работы, совершаемой силой поля при перемещении пробного заряда из начальной точки в конечную, к значению этого заряда: — |