37)Потенциал поля, созданного системой зарядов. Связь между напряженностью и потенциалом. Градиент потенциала. Эквипотенциальные поверхности.

С вязь между напряжённостью и потенциалом в данной точке поля:

dA = Fdxcos ;

– угол между F и x

Если перемещаем заряд вдоль силовой линии поля, то угол альфа равен нулю, а cos0 = 1.

- так действуют кулоновские силы.

dA = - q d , где d - изменение потенциала электрического поля E_x dx = -d ,

Знак «-» означает, что напряжённость поля направлена в сторону убывания потенциала.

Основная задача электростатики - рассчитать напряжённость поля в каждой его точке. Решить эту задачу можно с помощью законов Кулона и принципа суперпозиции.

Вектор напряжённости совпадает с направлением силы, действующий на «+» заряд, и противоположен «-» заряду.

В ектор напряжённости направлен от «+» к «-».

Эквипотенциальные поверхности -совокупность точек, имеющих равный потенциал, образуют так называемые эквипотенциальное поверхности, или поверхности равного потенциала (рис 13.15).

С их помощью также можно графически изобразить электростатическое поле. Направление нормали к эквипотенциальной линии будет совпадать с направлением вектора   в той же точке. Эквипотенциальные поверхности можно провести через любую точку поля. Следовательно, таких поверхностей может быть построено бесконечное множество. Однако, проводят поверхности таким образом, чтобы разность потенциалов для двух соседних поверхностей была всюду одна и та же. Тогда по густоте эквипотенциальных поверхностей можно судить о величине напряженности. Чем гуще располагаются эквипотенциальные поверхности, тем быстрее изменяется потенциал при перемещении вдоль нормали к поверхности.

38)Проводники в электрическом поле. Условия равновесия зарядов на проводнике. Напряженность и потенциал поля внутри проводника при равновесии зарядов. Вектор электрического смещения (электрической индукции). Теорема Кулона. (связь между индукцией поля и поверхностной плотностью заряда). Электростатическая защита.

Проводники - материалы, имеющие так называемые свободные заряды, которые могут перемещаться в объеме проводника под действием сколь угодно малого внешнего электрического поля.

Условия равновесия зарядов на проводнике:

1. Е сли сообщить проводнику избыточный заряд, эти заряды очень быстро распределятся по поверхности проводника с некоторой поверхностной плотностью.

2. Напряжённость поля внутри проводника направлена по нормали к поверхности проводника и ,значит, поверхность проводника эквипотенциальна.

Электризация проводников при контакте

1. В электризации участвуют только электроны

2. Заряд между одинаковыми проводниками делится ПОРОВНУ.

Если какой-нибудь незаряженный (нейтральный) изолированный проводник внести в электрическое поле, то в этом проводнике произойдёт разделение электрических зарядов, являющееся результатом действия на проводник электрического поля.

Электростатическая защита приборов основана на том, что при внесении незаряжённого проводника носители заряда приходит в движение и из концов проводника возникают заряды противоположенного знака, возникает поле индуцирующих зарядов, которое направлено противоположено внешнему полю и приводит к его ослаблению. Когда прибор хотят защитить от внешних полей его окружают проводящим заземлённым краном.

Проводник – эквипотенциальная поверхность. Вблизи выступов эквипотенциальной поверхности располагаются гущи, значит, силовые линии – гущи, следовательно, силовые линии сильнее около выступов и слабее около углублений.

Т еорема Кулона:

• DФ = ЕdS = q/ ;

• E= / , = Е = D;

• E = / ; Значит, = D.

39)Электрическая емкость уединенного проводника и конденсатора. Факторы, от которых она зависит. Электроемкость уединенного шара, плоского, сферического и цилиндрического конденсатора. Емкость батареи конденсаторов.

Электрическая ёмкость — характеристика проводника, мера его способности накапливать электрический заряд.

Ёмкость проводника- Физическая величина, численно равная заряду, изменяющему потенциал проводника на 1 Вольт.Ёмкость проводника зависит только от формы, размеров, свойств проводника, свойств окружающей среды.

Ёмкость уединённого шара: С = 4П R

Конденсатор – устройство , позволяющее накопить существенный заряд при относительно небольших размерах и относительно небольших потенциалах. Обычно это два проводника различной формы (обкладки), находящиеся на небольшом расстоянии друг от друга, пространство между которыми заполнено диэлектриками.

Тип конденсатора	Схематическое изображение	Формула для расчета емкости	Примечания
Плоский конденсатор		C = 0S/d	S - площадь пластины; d - расстояние между пластинами.
Сферический конденсатор		C = 40R1R2/(R2 - R1)	R2 и R1 - радиусы внешней и внутренней обкладок.
Цилиндрический конденсатор		C = 20h/ln(R2/R1)	h - высота цилиндров.

Соединение конденсаторов в батареи.

На практике конденсаторы часто соединяют в батареи - последовательно или параллельно.

П ри параллельном соединении напряжение на всех обкладках одинаковое  U₁ = U₂ = U₃ = U = e, а емкость батареи равняется сумме емкостей отдельных конденсаторов C = C₁ + C₂ + C₃.

 

П ри последовательном соединении заряд на обкладках всех конденсаторов одинаков Q₁ = Q₂ = Q₃, а напряжение батареи равняется сумме напряжений отдельных конденсаторов U = U₁ + U₂ + U₃.

Емкость всей системы последовательно соединенных конденсаторов рассчитывается из соотношения:

1/C = U/Q = 1/C₁ + 1/C₂ + 1/C₃.

Емкость батареи последовательно соединенных конденсаторов всегда меньше, чем емкость каждого из этих конденсаторов в отдельности.