Вопросы и задания для самостоятельной работе по теме:

1. Ч то такое электрический заряд, и какими свойствами он обладает? -написано

2. Как описывается взаимодействие двух точечных электрических зарядов? -закон Кулона

3. Какие физические величины и почему вводятся для описания электрического поля? –напряженность и потенциал(для однозначного определения эл.поля)

Потенциал также для определения работы, в некоторых случаях удобно вычислять сначала его, а потом напряженность.

4. Как аналитически можно описать электрическое поле, создаваемое точечным электрическим зарядом? F=qE

5. Выведите формулу для напряженности электростатического поля двух точечных зарядов, одинаковых по величине и противоположных по знаку для точки наболюдения, находящейся: а) посередине между зарядами, б) на расстоянии весьма большом по сравнению с расстоянием между зарядами

6. Поясните сущность принципа суперпозиции для поля, создаваемого системой зарядов.

7. Покажите, что электростатическая теорема Гаусса есть следствие закона Кулона.

Физической основой теоремы Гаусса является закон Кулона или, иначе, теорема Гаусса является интегральной формулировкой закона Кулона.

8. Чем определяется знак потока вектора напряженности электрического поля через некоторую поверхность? вектор нормали к площадке

9. Изменится ли поток вектора напряженности электрического поля через замкнутую поверхность и сам вектор напряженности, если изменить положение зарядов внутри нее? поток нет, поле да

10. Покажите, что электростатическое поле является потенциальным. поле обладающее свойством (циркуляция равна нулю) является потенциальным

11. Покажите, что равенство нулю циркуляции вектора напряженности электростатического поля есть следствие его потенциальности. . разбить замкнутый путь на две части и играем с интегралами.

12. Покажите, что силовые линии электростатического поля не могут быть замкнутыми. если взять циркуляцию вектора Е вдоль этой линии(замкнутой),мы придем к противоречию с теоремой о циркуляции.

13. Покажите, что силовые линии электростатического поля всегда перпендикулярны к эквипотенциальным поверхностям. Из формулы El=-dфи/dl следует, что проекция вектора Е на любое направление, касательное к эквипотен.пов-ти в данной точке равна нулю. а это и означает нормальность Е.

14. Как определить потенциал электростатического поля, если известна зависимость его напряженности от координат? Напряж=-(частная производная потенциала по координате)

15. Почему циркуляция напряженности электростатического поля по любому замкнутому контуру равна нулю? Поле потенциальное.

Тема №2: Электростатическое поле в диэлектрике. 5.5 часов+10 часов СРС.

Содержание темы:

Раздел №1. Электрический дипольный момент. Поле в диэлектрике.

Вектор дипольного момента, его величина и направление.

Дипольный момент электрический, физическая величина, характеризующая электрические свойства системы заряженных частиц. Д. м. системы из N заряженных частиц равен p=сумма от 1 до N(ei* ri),

где ei — заряд частицы номера i, а ri — её радиус-вектор. Д. м. нейтральной в целом системы зарядов не зависит от выбора начала координат, а определяется относительным расположением (и величинами) зарядов в системе. В частном случае, нейтральная система из двух зарядов (+е, -е) образует электрический диполь с Д. м. р = el, где l — радиус-вектор, проведённый от отрицательного заряда к положительному. В случае произвольной системы заряженных частиц её электрическое поле вдали от системы определяется различными мультиполями: полным зарядом, Д. м., квадрупольным моментом и т.д. Однако электрическое поле нейтральной системы на больших по сравнению с размерами системы расстояниях в первом приближении определяется только её Д. м. Излучение электромагнитных волн, обусловленное изменением во времени Д. м. системы, называется дипольным излучением

Вектор дипольный момент направлен от центра тяжести отрицательных зарядов к центру тяжести положительных.

Порядок величины дипольный момент молекулы определяется произведением заряда электрона (1,6.10-19 Кл) на длину химической связи (порядка 10-10 м), т. е. составляет 10-29 Кл.м. В справочной литературе дипольный момент молекул приводят в дебаях (Д или D), по имени П. Дебая; 1 Д = 3,33564.10-30 Кл.м.

Полярные и неполярные молекулы.

У полярных молекул центр тяжести отриц.заряда сдвинут относительно центра тяжести полож.зарядов, в результате чего они обладают собств.дипольным моментом. У неполярных они совпадают и их собств.дипольный момент равен нулю.

Индуцированный дипольный момент.

В реальных молекулах полярных диэлектриков помимо поворота осей диполей вдоль поля происходит деформация молекул, и в них создается некоторый индуцированный дипольный момент.

Формула для поляризуемости молекулы,единицы измерения дипольного момента и поляризуемости.

В относительно слабых полях зависимость р от Е линейная:

р = aЕ,где a имеет размерность объёма и является количественной мерой Поляризуемость (её также называют Поляризуемость). Для некоторых молекул значение Поляризуемость может зависеть от направления Е (анизотропная Поляризуемость). В сильных электрических полях зависимость р (Е) перестаёт быть линейной

Свободные и связанные заряды, поляризованность вещества.

Под свободными зарядами мы будем понимать, во-первых, все электрические заряды, которые под влиянием электрического поля могут перемещаться на макроскопические расстояния (электроны в металлах и вакууме, ионы в газах и электролитах и т. п.), и, во-вторых, заряды, нанесенные извне на поверхность диэлектриков и нарушающие их нейтральность ). Заряды же, входящие в состав нейтральных молекул диэлектриков, равно как и ионы, закрепленные в твердых диэлектриках вблизи определенных положений равновесия, мы будем называть зарядами связанными.

Поляризованность J — определяет интенсивность поляризации диэлектрика и является количественной характеристикой диэлектрика. Средний электрический момент, приходящийся на одну молекулу диэлектрика, дипольныЙ момент молекулы p = q • l (1.1) где q — величина заряда, l — расстояние между центрами положительного и отрицательного заряда. Если существует n таких молекул (диполей) в 1 м3, то J = n • p. (1.2) Поляризованность J, Кл•м/м3 совпадает по значению с поверхностной плотностью зарядов, возникающих на поверхности диэлектрика.