26

Министерство образования и науки российской федерации

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

ДОНСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ

КАФЕДРА ФИЗИКИ

Электростатика

методические указания к самостоятельной работе

по физике (раздел «Электричество и магнетизм»)

Ростов-на-Дону 2012

Составители: Н.В.Дорохова, В.П.Сафронов, В.В Шегай

УДК 537.8

Электростатика. Метод. указания. - Ростов н/Д: Издатель­ский центр ДГТУ, 2012 , 24 с.

Указания содержат краткие теоретические сведения по теме «Электростатика», примеры решения задач и задачи для самостоятельного решения.

Методические указания предназначены для выполнения самостоятельных работ по физике студентами ИЭМ технических специальностей всех форм обучения (раздел «Электричество и магнетизм»).

Печатается по решению методической комиссии факультета «Н и КМ»

Научный редактор к.ф.-м.н., доц. Лемешко Г.Ф.

©, Н.В.Дорохова, В.П.Сафронов, В.В Шегай, 2012

© Издательский центр ДГТУ, 2012

Оглавление

1.	Краткая теория	3
2.	Примеры решения задач	5
3.	Задачи для самостоятельного решения	13
4.	Справочные материалы	23
5.	Варианты типовых заданий	24
6.	Литература	24

Краткая теория

Закон Кулона:

,

где q₁, q₂ - точечные заряды; [q] = Кл.

—коэффициент в Си;

ε_0= 8,85^.10^-12 Кл²/ (Н^.м²) — электрическая постоянная;

ε— диэлектрическая проницаемость среды;

r — расстояние между зарядами.

Напряженность электрического поля:

;

где — сила, действующая со стороны электрического поля на зарядq.

[E] =Н/Кл = В/м,

Напряженность поля точечного заряда q на расстоянии r:

.

Напряженность электрического поля, создаваемого бесконечной плоскостью с поверхностной плотностью заряда σ:

,

где — элемент площади поверхности; [σ] = Кл/м².

Напряженность электрического поля, создаваемого плоским конденсатором с поверхностной плотностью заряда на обкладках σ:

.

Напряженность поля на расстоянии r от бесконечно длинной нити с линейной плотностью заряда :

,

где dl — элемент длины нити; [] = Кл/м.

Напряженность электрического поля, создаваемого n зарядами (принцип линейной суперпозиции для напряженности электрического поля):

Потенциальная энергия заряда q, находящегося в точке поля с потенциалом φ:

W = q φ₁ ;

[W] = Дж, [φ] = В.

Потенциал поля точечного заряда q на расстоянии r:

.

Потенциал электрического поля, создаваемого n зарядами (принцип линейной суперпозиции для электрического потенциала):

φ = φ₁ + φ₂ +…+ φ_n.

Работа электростатического поля по перемещения заряда q, из точки с потенциалом φ₁ точку с потенциалом φ₂:

A = q (φ_{1 –} φ₂).

Связь напряженности и потенциала:

,

где dφ изменение потенциала вдоль силовой линии протяженностью dl.

Напряженность поля плоского конденсатора:

,

где U — разность потенциалов, d — расстояние между пластинами.

Электрическая емкость проводника:

,

где q — заряд, φ — потенциал проводника. [C] = Ф.

Электрическая емкость конденсатора:

,

где q — заряд, U — напряжение между пластинами.

Емкость плоского конденсатора:

.

S — площадь пластины, d — расстояние между пластинами.

Емкость проводящего шара:

,

где r — радиус шара.

Параллельное соединение конденсаторов:

Последовательное соединение конденсаторов:

.

Энергия заряженного конденсатора:

.