Физика шпоры. Закон Кулона. Закон сохранения электрического заряда. Электрический заряд характеризует способность тел или частиц к электромагнитным взаимодействиям. Еденица электрического заряда Кулон. Кулон
 Скачать 364.74 Kb.
|
3. Напряженность как градиент потенциала электрического поляРазличают две характеристики электростатического поля: силовую (напряженность) и энергетическую (потенциал). Напряженность и потенциал - различные характеристики одной и той же точки поля; следовательно, между ними должна существовать связь. Рассматривая две точки с координатами (x, y, z) и (x+dx, y, z), между которыми перемещается заряд, можно сделать вывод, что напряженность как градиент потенциала имеет формулу: Величина, характеризующая быстроту изменения потенциала в направлении силовой линии, называется градиентом потенциала Отсюда следует, что вектор напряженности Е численно равен градиенту потенциала и направлен в сторону убывания потенциала. Связь между напряженностью и потенциалом позволяет по известной напряженности поля найти разность потенциалов между двумя произвольными точками этого поля. 4. Поток вектора напряженности. Теорема Остроградского-Гаусса для электрического поля в вакууме  Террема Гауса – поток вектора напряженности электрического поля в вакууме сквозь произвольную замкнутую поверхность равен алгебраической сумме заключенных внутри этой поверхности зарядов, деленных на  . Можно определить напряженность поля   5. Электрическое поле в веществе. Поляризованность. Типы диэлектриков Вещество, внесенное в электрическое поле, может существенно изменить его. Это связано с тем, что вещество состоит из заряженных частиц. В отсутствие внешнего поля частицы распределяются внутри вещества так, что создаваемое ими электрическое поле в среднем по объемам, включающим большое число атомов или молекул, равно нулю. При наличии внешнего поля происходит перераспределение заряженных частиц, и в веществе возникает собственное электрическое поле. Полное электрическое поле складывается в соответствии с принципом суперпозиции из внешнего поля и внутреннего поля , создаваемого заряженными частицами вещества. Вещество многообразно по своим электрическим свойствам. Наиболее широкие классы вещества составляют проводники и диэлектрики. Проводник - это тело или материал, в котором электрические заряды начинают перемещаться под действием сколь угодно малой силы. Поэтому эти заряды называют свободными. В металлах свободными зарядами являются электроны, в растворах и расплавах солей (кислот и щелочей) - ионы. p=  Величина Р, определяемая формулой, называется вектором поляризации диэлектрика. Дипольный момент рi имеет размерность [q]L. Следовательно, размерность Р равна [q]L-2, т. е. совпадает с размерностью εоЕ У диэлектриков любого типа (кроме сегнетоэлектриков) вектор поляризации связан с напряженностью поля в той же точке простым соотношением Р = ϗεоЕ, где ϗ — не зависящая от Е величина, называемая диэлектрической восприимчивостью диэлектрика. Размерность Р и εоЕ, как мы видели, одинакова. Следовательно, ϗ — безразмерная величина. Все диэлектрики делятся на 3 типа: 1) диэлектрик с неполярными молекулами (кислород, углекислый газ) Молекулы этих веществ имеют симметричное строение. Центры “тяжести” в них в отсутствие внешнего электрического поля совпадает => суммарный диполь поля =0. 2) С полярными молекулами (вода) Суммарный дипольный момента вещества = 0 из-за хаотического его распределения. 3) Ионные диэлектрики (поваренная соль). 6. Диэлектрическая восприимчивость вещества. Диэлектрическая проницаемость среды. Электрическое смещениеОпытным путем установлено, что для однородных изотропных диэлектриков вектор поляризации:  , где  (хи) - диэлектрическая восприимчивость, не зависящая от напряженности поля величина.Для большинства диэлектриков эта величина порядка 1, но для воды она равна 80, а для спирта – 30. Диэлектрическая восприимчивость зависит от: химического состава и примесей, агрегатного состояния и температуры для полярных диэлектриков. Диэлектрическая проницаемость – это число, показывающее во сколько раз напряженность поля в вакууме больше напряженности поля в диэлектрике:  Необходимо подчеркнуть, что это справедливо лишь при следующих условиях: 1)поле в вакууме и диэлектрике создается одними и теми же свободными зарядами, 2)диэлектрик однородный и изотропный, 3)диэлектрик безграничный или его поверхности совпадают с эквипотенциальными поверхностями внешнего поля. Если эти условия не выполняются, то данное соотношение не справедливо. Электрическим смещением (электрической индукцией) называется физическая величина, определяемая соотношением D = ε0Е + Р. Безразмерную величину ε = 1 + ϗ называют относительной диэлектрической проницаемостью или просто диэлектрической проницаемостью среды. Следовательно, соотношение можно записать в виде D = ε0εЕ Единицей электрического смещения служит кулон на квадратный метр (к/м2). |