31. Работа электрического поля по перемещению заряда. Потенциальная энергия заряженной частицы в электрическом поле.

Работа по перемещению пробного заряда в электрическом поле, не зависит от формы траектории. Электростатические силы консервативны, поле консервативных сил – потенциальное. W₁ - потенциальная энергия пробного заряда q₀ , помещенного в т.1 э.п., создаваемого зарядом q . W₂ потенциальная энергия пробного заряда q₀ , помещенного в т.2 э.п., создаваемого зарядом q .

Потенциалом электростатического поля точечного заряда называется отношение потенциальной энергии пробного заряда, помещенного в данную точку поля к величине этого заряда.

32. Потенциал электрического поля. Разность потенциалов. Напряжение.

33. Энергия электростатического поля. Объемная плотность энергии электромагнитного поля.

переменные поля могут существовать независимо от возбуждавших их зарядов (излучение солнца, радиоволны, …), и они переносят энергию. Эти факты заставляют признать, что носителем энергии является электростатическое поле.

 Электростатические силы взаимо­действия консервативны; следовательно, система зарядов обладает потенци­альной энергией. Найдем потенциальную энергию системы двух неподвижных точеч­ных зарядов Q₁ и Q₂,находящихся на расстоянии r друг от друга. Каждый из этих зарядов в поле другого обладает потенциальной энергией :

где j₁₂ и j₂₁ — соответственно потенциалы, создаваемые зарядом Q₂ в точке нахожде­ния заряда Q₁ и зарядом Q₁ в точке нахождения заряда Q₂.Согласно,

поэтому W₁ = W₂ = W и

Добавляя к системе из двух зарядов последовательно заряды Q₃, Q₄, ... , можно убедиться в том, что в случае n неподвижных зарядов энергия взаимодействия системы точечных зарядов равна

где j_i — потенциал, создаваемый в той точке, где находится заряд Q_i, всеми зарядами, кроме i-го.

. В электромагнитной волне происходят взаимные превращения электрического и магнитного полей. Эти процессы идут одновременно, и электрическое и магнитное поля выступают как равноправные «партнеры». Поэтому объемные плотности электрической и магнитной энергии равны друг другу: wэ = wм.

  Отсюда следует, что в электромагнитной волне модули индукции магнитного поля   и напряженности электрического поля   в каждой точке пространства связаны соотношением

34. Типы диэлектриков. Поляризация диэлектриков. Поляризованность, напряженность поля в диэлектрике.

Диэлектрики (изоляторы) – вещества, проводящие электрический ток в 10¹⁵-10²⁰ раз хуже, чем проводники (пластмасса, керамика).

Молекулы диэлектрика бывают двух видов:

• полярные, то есть такие, в которых центры положительных и отрицательных зарядов не совпадают; эти молекулы представляют собой готовые диполи;

• неполярные, то есть не диполи.

Полярные молекулы-диполи во внешнем электрическом поле ведут себя как любые диполи, то есть стремятся выстроится так, что бы их моменты были направлены вдоль поля. Полного выстраивания не происходит, этому мешает тепловое движение молекул (чем выше поле, тем сильнее выстраивание).

Неполярные молекулы под действием внешнего поля превращаются в диполи, то есть под действием поля положительные и отрицательные заряды в молекулах смещаются в разные стороны; дипольный момент таких молекул всегда направлен вдоль поля. Чем сильнее поле, тем больше дипольный момент; от температуры наведённый таким образом дипольный момент не зависит.

В обеих случаях происходит поляризация диэлектрика, причём в первом случае (полярные молекулы) поляризация называется ориентационной, во втором - электронной (так как под действием поля электроны в молекулах смещаются эффективнее, они легче). Очевидно, что в полярных молекулах, наряду с ориентационной, имеется и электронная поляризация.

Поляризация диэлектриков- это процесс смещения электрических зарядов в диэлектрике под действием приложенного электрического поля. Может осуществляться благодаря сдвигу ионов относительно друг друга, деформации электронных оболочек отдельных атомов, молекул, ионов либо ориентации электрических диполей, существовавших в диэлектрике и в отсутствие электрического поля.

Молекулы неполярных диэлектриков поляризуются под действием э.п.. Неполярная молекула деформируется и приобретает электрический момент – поляризуется.

Молекулы полярных диэлектриков в отсутствии электрического поля расположены хаотически, поэтому векторная сумма электрических моментов молекул ∑Р=0.

Поляризованность Р=∑Р/V векторная сумма электрических моментов молекул единицы объема диэлектрика. В отсутствии поля Р=0