Вопрос 23. Электрическое поле. Напряженность. Принцип суперпозиции.
Если на заряд, помещенный в пространство, действует кулоновская сила, то в этом пространстве существует поле, являющееся силовым. Электростатическое поле создается неподвижными зарядами, оно материально и посредством него осуществляется взаимодействие между макроскопическими телами или микрочастицами.
Напряженность электростатического поля в данной точке есть векторная физическая величина, определяемая силой, действующей на единичный положительный заряд, помещенный в эту точку поля.
E=F/q
Напряженность вектора всегда направлена от положительного заряда к отрицательному.
Е=
=
E=
[E]=1Н/Кл=1Вт/м
Линии напряженности – линии, касательные к которым в каждой точке т с направлением вектора Е. Густота линий напряженности характеризует величину напряженности электростатического поля.
Принцип суперпозиции.
Если электростатическое поле создано системой неподвижных зарядов, то для определения напряженности такого поля применяется метод, называемый метод суперпозиции: напряженность поля в системе неподвижных зарядов равна векторной сумме напряженности полей, которые создал бы каждый из зарядов системы в отдельности.
Е=
Вопрос 24. Электрическое поле диполя.
Диполь электрический – система двух равных по модулю разноименных точечных зарядов, расстояние l между которыми значительно меньше до рассматриваемых точек поля.
Вектор, направленный по оси диполя от отрицательного заряда к положительному и равный расстоянию между ними называется плечом диполя.
Дипольный момент – вектор, совпадающий по направлению с плечом диполя и равный произведению заряда q на плечо l.
Напряженность поля на продолжении оси диполя.
E=E++E- (векторы)
E=E+-E-
E=
-
=
(
-
)=
*
=
E=
,
p–
дипольный момент, r
– расстояние от центра до точки.
Напряженность на перпендикуляре, восстановленном к оси из середины диполя:
L<r,
E+=E-=
=
E/E+=l/r’
E=E+l/r’
E=
Напряженность поля в произвольной точке.
E=
*
Диполь во внешнем электрическом поле.
Если диполь поместить в однородное электрическое поле, образующие диполь заряды окажутся под действием равных по величине, но противоположных сил по направлению F1 и F2. Тогда возникает момент сил, который будет стремиться к поверхности диполя так, чтобы его электрический момент Р установился по направлению поля.
М(вектор)=[P(dtrnjh)*E(вектор)]
М(вектор) = P*E*sinα
М=q*l*E*sinα
Рассмотрим диполь, находящийся в неоднородном электрическом поле, но обладающий симметрией относительно оси Х. В этом случае силы F1 и F2 уже не будут равными по величине.
В случае, приведенном на рисунке будет отлично от нуля компонента Fx равнодействующих этих сил. Она будет равна:
Fx=p
cosα,
где d
– частная производного.
Вопрос 25. Поток вектора напряженности. Электрическое смещение.
Величина, численно равная Е(вектор)*dS называется потоком вектора напряженности электростатического поля, или потоком напряженности электростатического поля называется число линий напряженности, пронизывающих единичную площадку, расположенную перпендикулярно полю.
dNe(вектор)=Е(вектор)*dS
Ne=
Вектор электрического смещения.
D(вектор)=ε0*E(вектор)+Р(вектор)
[D]=Кл/м2
Поле В изображается с помощью линий электрического смещения.
Вектором В описывается электростатическое поле, создаваемое свободными зарядами.