Физика. Поле точечного заряда, сферы. Поле точечного заряда и заряженного шара. Проводники и диэлектрики в электростатическом поле
 Скачать 2.91 Mb.
|
Поле точечного заряда и заряженного шара. Проводники и диэлектрики в электростатическом поле.Напряжённость поля точечного заряда Рассмотрим напряжённость электрического поля, создаваемого точечным зарядом q0. По закону Кулона этот заряд будет действовать на положительный заряд q с силой Модуль напряжённости поля точечного заряда q0 на расстоянии r от него равен: Вектор напряжённости в любой точке электрического поля направлен вдоль прямой, соединяющей эту точку и заряд , и совпадает с силой, действующей на точечный положительный заряд, помещённый в данную точку. Напряжённость поля точечного заряда Поле заряженного шараНа расстоянии r ≥ R от центра шара напряжённость поля определяется той же формулой, что и напряжённость поля точечного заряда, помещённого в центре сферы:
Принцип суперпозиции полей
Проводники и диэлектрики в электростатическом поле
Вещества по проводимостиПроводникиэто вещества, которые проводят электрический токесть свободныезарядыДиэлектрикиэто вещества, которые не проводят электрический токнет свободныхзарядовВ первый момент (при внесении пластины в поле) возникает электрический ток. Под действием электрического поля электроны пластины начинают перемещаться справа налево. Левая сторона пластины заряжается отрицательно, а правая — положительно Если, не убирая пластину из поля, разделить её пополам вдоль линии NN, то обе половины окажутся заряженными Появившиеся заряды создают своё поле (линии напряжённости этого поля показаны на рисунке штриховыми прямыми), которое накладывается на внешнее поле и компенсирует его. За ничтожно малое время заряды перераспределяются так, что напряжённость результирующего поля внутри пластины становится равной нулю и движение зарядов прекращается.
Электрический заряд проводниковВнутри проводника при равновесии зарядов не только напряжённость поля равна нулю, равен нулю и заряд. Весь статический заряд проводника сосредоточен на его поверхности. В самом деле, если бы внутри проводника имелся заряд, то вблизи заряда имелось бы и поле. Но электростатического поля внутри проводника нет. Следовательно, заряды в проводнике могут располагаться только на его поверхности Диэлектрики в электростатическом полеУ изолятора или диэлектрика электрические заряды, а точнее, электрически заряженные частицы — электроны и ядра в нейтральных атомах связаны друг с другом. Они не могут, подобно свободным зарядам проводника, перемещаться под действием электрического поля по всему объёму тела Электрическое поле может существовать внутри диэлектрика Электрический диполь
Виды диэлектриковПолярные состоящие из таких молекул, у которых центры распределения положительных и отрицательных зарядов не совпадают (спирты, вода и другие вещества) Неполярные состоящие из атомов или молекул, у которых центры распределения положительных и отрицательных зарядов совпадают. (инертные газы, кислород, водород, бензол, полиэтилен и др.) Полярный диэлектрик состоит из молекул, которые можно рассматривать как электрические диполи. Тепловое движение приводит к беспорядочной ориентации диполей, поэтому на поверхности диэлектрика, а также и в любом его объёме, содержащем большое число молекул (выделенный прямоугольник на рисунке) электрический заряд в среднем равен нулю. Напряжённость электрического поля в диэлектрике в среднем также равна нулю.
Если поместить диэлектрик в однородное электрическое поле, то со стороны этого поля на каждый электрический диполь будут действовать две силы, одинаковые по модулю, но противоположные по направлению (рис. а). Они создадут момент сил, стремящийся повернуть диполь так, чтобы его ось была направлена по силовым линиям поля (рис. б). При этом положительные заряды смещаются в направлении электрического поля, а отрицательные — в противоположную сторону. Неполярный диэлектрик в электрическом поле также поляризуется. Под действием электрического поля положительные и отрицательные заряды в молекуле смещаются в противоположные стороны, так что центры распределения зарядов смещаются, как у полярных молекул. Ось наведенного полем диполя ориентирована вдоль поля. На поверхностях диэлектрика, примыкающих к заряженным пластинам, появляются связанные заряды. Поляризованный диэлектрик сам создает электрическое поле Это поле ослабляет внутри диэлектрика внешнее электрическое поле . . Степень этого ослабления зависит от свойств диэлектрика. Уменьшение напряженности электростатического поля в веществе по сравнению с полем в вакууме характеризуется относительной диэлектрической проницаемостью среды. Если напряжённость внешнего поля Е0, а напряжённость поля, создаваемого поляризованными зарядами, Е1, то напряжённость поля внутри диэлектрика равна: Е = Е0 - Е1
Два одинаковых положительных точечных заряда расположены на расстоянии r друг от друга в вакууме. Определите напряжённость электрического поля в точке, расположенной на одинаковом расстоянии r от этих зарядов. |