- •Содержание
- •2.2 Электрическое поле
- •2.3 Работа электростатического поля при перемещении заряда
- •2.4 Связь между напряженностью электростатического поля и потенциалом
- •2.5Диполь. Диполь во внешнем поле
- •2.6 Поле системы зарядов на больших расстояниях
- •3 Описание свойств векторных полей
- •3.1 Поток вектора.
- •3.2 Дивергенция.
- •3.3 Теорема Остроградского – Гауса
- •3.4 Циркуляция
- •3.5 Ротор
- •3. 6 Теорема Стокса
- •3.7 Циркуляция и ротор электростатического поля
- •3.8 Теорема Гаусса
- •4 Вычисление полей с помощью теоремы Гаусса
- •4.1 Поле равномерно заряженной бесконечной пластины
- •4.2 Поле равномерно заряженной сферической поверхности
- •4.3 Поле двух бесконечных параллельных разноименно заряженных плоскостей
- •4.4 Поле объемно заряженного шара
- •5.1 Электрическое поле в диэлектриках
- •5.2 Вектор электрического смещения (индукция)
- •5.3 Условия на границе двух диэлектриков
- •5.4 Проводники во внешнем поле
- •5.5 Конденсаторы. Емкость
- •Энергия конденсатора
- •6 Постоянный электрический ток
- •6.1 Электрический ток. Сила тока. Плотность тока
- •Сила тока
- •6.2. Уравнение непрерывности
- •6.4 Закон Ома
- •Последовательное и параллельное соединение
- •6.5 Закон Ома для неоднородного участка цепи
- •6.6 Правила Кирхгофа
- •6.7 Мощность тока. Закон Джоуля – Ленца
- •7. Электрический ток в различных средах
- •7.1 Электрический ток в полупроводниках
- •Собственная и примесная проводимость полупроводников
- •7.3 Транзистор
- •7.4 Ток в газах
- •Список использованных источников
2.2 Электрическое поле
Электрическим полем называют вид материи, посредством которой происходит взаимодействие электрических зарядов.
Понятие электрического поля было введено М. Фарадеем в 30-х годах XIX века. Согласно Фарадею каждый покоящийся заряд создает в окружающем пространстве электрическое поле. Поле одного заряда действует на другой заряд и наоборот. Так осуществляется взаимодействие зарядов.
Свойства электрического поля:
• порождается электрическим зарядом;
• обнаруживается по действию на заряд;
• действует на заряды с некоторой силой;
• распространяется с конечной скоростью.
Напряженность электрического поля
Напряженность электрического поля —векторная физическая
величина Е, являющаяся основной количественной характеристикой электрического поля, определяется отношением силы, действующей со стороны поля на электрический заряд, к величине этого зарядаE=F/q. Единицей напряженности электрического поля в СИ является
вольт на метр: [E]=
Напряженность электрического поля точечного заряда qв данной точке пространства находится по формуле
Принцип суперпозиции электрических полей
Напряженность электрического поля удовлетворяет принципу суперпозиции:
полная напряженность поля, создаваемого зарядами в некоторой точке, равна геометрической сумме напряженностей полей, создаваемых отдельными зарядами в той же точке
Рис.2– Напряженность электрического поля, создаваемого зарядамиq1иq2
Распределение электрического поля в пространстве можно изображать графически с помощью силовых линий электрического поля. Силовая пиния - воображаемая линия в пространстве, касательная к которой в каждой точке совпадает с направлением в этой точке. Силовые линии начинаются на положительных зарядах и оканчиваются на отрицательных. По густоте силовых линий можно судить о величине напряженности электрического поля. Силовые линии одного и того же поля не пересекаются.
Рис.3 .Силовые линии электрических полей
Поле неподвижных зарядов называют электростатическим полем. Однородное поле - это поле, в каждой точке которого вектор напряженности одинаков по величине и направлению.
2.3 Работа электростатического поля при перемещении заряда
На заряд q, помещенный в электростатическое поле напряженностью, действует сила. Поэтому при его перемещении будет производиться работа
,
где S- вектор перемещения.- проекция вектора перемещения на направление силы.
Работа электростатического поля равна изменению потенциальной энергии заряда, взятого с противоположным знаком, и не зависит от формы траектории
.
Рис.4 -Перемещение заряда +qиз точки 1 в точку 2 в электростатическом поле с напряженностью
Потенциальная энергия заряда в однородном электростатическом поле равна
W=qEd.
Напряженность поля точечного заряда определяется по формуле
Работа по перемещению заряда Qмежду точками 1 и 2 с расстояниямииот точечного заряда может быть вычислена по формуле
Работа А не зависит от формы и выбора пути (траектории) и определяется лишь начальным и конечным положением заряда Q. Поэтому работа поля по замкнутому контуру равна нулю. Следовательно электростатическое поле является полем консервативных (потенциальных) сил и может быть охарактеризовано потенциалом.
Потенциал
Потенциал электростатического поля в данной точке пространства является скалярной энергетической характеристикой и равен отношению потенциальной энергии взаимодействия заряда с полем к величине этого заряда
Разность потенциалов. Напряжение
Под разностью потенциалов между двумя точками понимают отношение работы поля при перемещении заряда из точки 1 в точку 2
.
В СИ за единицу потенциала принимается вольт (В):
[]=1 В=1Дж/Кл.