10. Силовые линии

Если нарисовать непрерывные линии, касательные к которым в каждой точке, через которую они проходят, совпадают по направлению с векторами напряженности. Эти линии называют силовыми линиями электрического поля или линиями напряженности. Направление силовых линий позволяет определить направление вектора напряженности в различных точках поля, а густота силовых линий показывает, где напряженность поля больше. Линии напряженности помогают лишь наглядно представить распределение поля в пространстве. Они не более реальны, чем меридианы и параллели в земном шаре. Силовые линии можно сделать видимыми. Если продолговатые кристаллики изолятора хорошо перемешать в вязкой жидкости и поместить туда заряженные тела. Электрическое поле, напряженность которого во всех точках пространства, называется однородным. Однородное электрическое поле изображается параллельными линиями, расположенными на равных расстояниях друг от друга. Силовые линии электрического поля не замкнуты, они начинаются на положительных зарядах и кончаются на отрицательных. Силовые линии непрерывны и не пересекаются, так как пересечение означало бы отсутствие определенного направления напряженности электрического поля в данной точке.

11. Проводники в электростатическом поле

В проводниках, к которым в первую очередь относятся металлы, имеются заряженные частицы, способные перемещаться внутри проводника под влиянием электрического поля. По этой причине заряды этих частиц называют свободными зарядами.

Под действием электрического поля электроны пластины начинают перемещаться справа на лево. Левая сторона пластины заряжается отрицательно, а правая – положительно. Это и есть Электростатическая индукция. Появившиеся заряды создают свое поле, которое накладывается на внешнее поле и компенсирует его, далее заряды распределяются так, что напряженность результирующего поля внутри пластины становится равной нулю и движение электронов прекращается. Электростатического поля внутри проводника нет. Силовые линии электростатического поля вне проводника в непосредственной близости к его поверхности перпендикулярны поверхности. Внутри проводника при равновесии зарядов не только напряженность равно 0, равен 0 и заряд. Весь статический заряд проводника сосредоточен на его поверхности. Но электрического поля внутри проводника нет. Следовательно, заряды в проводнике могут располагаться только на его поверхности.

12. Диэлектрики в Электростатическом поле

У изолятора или диэлектрика электрические заряды, а точнее, электрически заряженные частицы – электроны и ядра в нейтральных атомах связаны друг с другом. Они не могут, подобно свободным зарядам проводника, перемещаться под действием электрического поля по всему объему тела. Электрическое поле может существовать внутри диэлектрика. Атомы и молекулы состоят из положительно заряженных частиц- ядер и отрицательно заряженных частиц – электронов. В простейшем атоме центр распределения отрицательного заряда приходится на середину атома, т.е. совпадает с положительно заряженным ядром. Но так обстоит дело не всегда. В молекуле NaCl центр распределения положительного заряда приходится на ион Na, а отрицательного на ион Cl. На большом расстоянии такую молекулу можно приближенно рассматривать как совокупность двух точеных зарядов, равных по модулю и противоположных по знаку, находящихся на некотором расстоянии друг от друга. Такую в целом нейтральную систему двух зарядов называют электрическим диполем. Диэлектрики бываю полярные (центры распределения положительных и отрицательных зарядов не совпадают) и неполярные (центры совпадают) Следовательно, молекулы у этих диэлектриков разные. К полярным диэлектрикам относятся спирты, вода и т.д. К неполярным – инертные газы, кислород, водород, бензол, полиэтилен. Полярный диэлектрик состоит из молекул, которые можно рассматривать как диполи. Смещение положительных и отрицательных связанных зарядов диэлектрика в противоположные стороны – поляризация. Тепловое движение препятствует созданию упорядоченной ориентации всех диполей. Только при температуре, стремящейся к абсолютному нулю, все диполи выстраивались бы вдоль силовых линий. Таким образом, под влиянием поля происходит лишь частичная ориентация электрических диполей. Это означает, что в среднем число диполей, ориентированных вдоль поля, больше, чем число диполей, ориентированных против поля.

В результате поляризации возникает поле, создаваемое связанными поляризованными зарядами и направленное против внешнего поля . Если напряженность внешнего поля Е₀ , а создаваемого зарядами Е₁,, то напряженности внутри диэлектрика Е= Е₀-Е₁

13. Потенциальная энергия заряженного тела.

Система заряженных тел обладает потенциальной энергией, называемой Электростатической или электрической. Энергия взаимодействия электронов с ядром в атоме и энергия взаимодействия атомов друг с другом в молекулах – в основном электрическая энергия. По теории близкодействия заряженное тело в электрическом поле обладает энергией.

14. Потенциал и разность потенциалов.

На замкнутой траектории работа электростатического поля всегда равна нулю. Поля, обладающие таким свойством называют потенциальными. Потенциальный характер имеет электростатическое поле точеного заряда.

Ф- скаляр, это энергетическая характеристика поля. Он определяет потенциальную энергию заряда q в данной точке поля.

Потенциал однородного поля равен

Разность потенциалов(напряжение) между двумя точками равна отношению работы поля при перемещении положительного заряда из начальной точки в конечную к величине этого заряда. Выражается в 1В(вольте) = 1ДЖ/ 1Кл