18. Связь между векторами d и е.

Напряженность электростатического поля зависит от свойств среды: в однородн. изотропн.й среде напряженность поля Еобратно пропорциональна. Вектор напряженностиЕ, переходя через границу диэлектриков, претерпевает скачко­образное изменение, создавая тем самым неудобства при расчетах электростатических полей. Поэтому необходимо характеризо­вать поле еще вектором электрического смещения (Кл/м²),который для электрически изотроп­ной среды, по определению, равен

Вектор электрического смещения можно выразить как

Связанные заряды появляются в диэлектрике при наличии внешнего электростатического поля, создаваемого системой свободных электрич. зарядов, т. е. в диэлектрике на электростатич. поле свободных зарядов накладывается дополнительное поле свя­занных зарядов. Результирующее полев диэлектрике описывается вектором напряжен­ностиЕ, и потому он зависит от свойств диэлектрика. ВекторомDописывается электростатическоеполе, создаваемоесвободными зарядами.Связанные заряды, воз­никающие в диэлектрике, могут вызвать перераспределение свободных заря­дов, создающих поле. Поэтому векторDхарактеризует электростатическоеполе, создаваемое свободными зарядами, но при таком их распределении в пространстве, какое имеетсяпри наличии диэлектрика.

Аналогично, как и поле Е, полеDизображается с помощью линий электрического смещения,направление и густота которых определяются точно так же, как и для линий напряженности, но линии вектораЕмогут начинаться и заканчиваться на любых зарядах — свободных и связанных, а линии вектораD—только на свободных зарядах. Через области поля, где находятся связанные заряды, линии вектораDпроходят не прерываясь.

Для произвольной замкнутойповерхностиSпоток вектораDсквозь эту поверх­ность

где D_n— проекция вектораDна нормальnк площадкеdS.

21. Энергия уединенного проводника. Энергия конденсатора.

Уединенный проводник - проводник, который удален от других провод­ников, тел и зарядов. Его потенциал прямо пропорционален его заряду. Из опыта следует, что разные проводники, будучи одинаково заряжен­ными, имеют различные потенциалы. Поэтому для уединенного проводника можно записатьQ=Cφ. ВеличинуC=Q/φназываютемкостьюуединенного проводника. Она определяется зарядом, сообщение которого проводнику изме­няет его потенциал на единицу, и зависит от его размеров и формы, но не зависит от материала, агрегатного состояния, формы и размеров полостей внутри проводника,т.к. избыточные заряды распределяются на внешней поверхности проводника. Емкость не зависит также ни от заряда проводника, ни от его потенциала.

Единица электроемкости—фарад(Ф): 1Ф—емкость такого уединенного провод­ника, потенциал которого изменяется на 1 В при сообщении ему заряда 1 Кл.

Работа против кулоновских сил при заряде проводника идет на увеличенииэлектрической энергии проводника, которая аналогична механической потенциальной энергии.

Работа dAпо перенесению зарядаdqиз бесконечности на уединенный проводник определяет величину электрической энергии этого проводника

→

Для того чтобы проводник обладал большой емкостью, он должен иметь очень большие размеры. Но на практике необходимы устройства, об­ладающие способностью при малых размерах и небольших относительно окружающих тел потенциалах накапливать значительные по величине заряды, т.е. обладать большой емкостью. Эти устройства получили название конденсаторов. Обычно конденсатор состоит из двух электродов в форме пластин (обкладок), разделённыхдиэлектриком, толщина которого мала по сравнению с размерами обкладок.

Энергия заряженного конденсатора .