Раздел II: Электричество и магнетизм.
Глава 5: Проводники в электрическом поле. Электроёмкость.
1. Распределение электрического поля и зарядов в заряженном уединённом проводнике.
Проводники – вещества, в которых есть свободные носители зарядов, способные перемещаться под действием сколь угодно слабых электрических полей.
а) Напряжённость поля внутри проводника равна нулю. (заряды перетекают до тех пор, пока поле внутри не обнулиться)
Eвнутри 0
б) Весь объём проводника и его поверхность эквипотенциален.
|
|
|
2 |
|
|
внутри |
const |
← 1 2 |
|
E |
dl 0 |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
в) Весь нескомпенсированный заряд растекается по поверхности, максимальная плотность зарядов на остриях.
|
|
|
|
|
|
|
внутри |
0 |
← Eвнутри dS dV |
||||
|
|
S |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
0 |
0 |
г) Напряжённость поля вне проводника вблизи поверхности
направлена по нормали и равна |
En |
|
|
|
, где – |
|
|
0 |
|||||
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
поверхностная плотность зарядов, 
– относительная
диэлектрическая проницаемость окружающего пространства.
↑
D dS qстор. →DnS0 S0
S
Картина распределения зарядов и поля в заряженном уединённом проводнике.
2. Проводник во внешнем электростатическом поле.
а) Eвнутри = 0
б) внутри = const
в) внутри = 0
г) En
0
(с наружиE поверхности)
3.Электроёмкость уединённого проводника.
поверх. const
0
|
|
|
|
|
||||||
поверх |
|
|
|
|
|
|
|
|||
Edr |
||||||||||
|
|
|
поверх |
|||||||
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
Q |
|
||
поверх |
|
|
|
|
|
|
||||
Edr |
|
|||||||||
|
C |
|||||||||
|
поверх |
|
|
|
|
|
||||
Электроёмкость уединённого проводника:
C Q Ф (Фарада),Q – заряд проводника
Пример(шар):
|
Qdr |
|
Q |
шара R |
|
|
|
4 0 r2 |
4 0 R |
||
|
|
|
|
Cшар 4 0 R
Rземли = 6400км → Сземли ~ 10 3 Ф
Электроёмкость зависит от геометрии проводника, диэлектрической проницаемости окружающнго вещества и не зависит от величины заряда Q, нанесённого на проводник.
4.Конденсаторы.
|
Q |
|
Q |
|
Кл |
|
|
|
|
|
|||||
С |
|
|
|
|
|
|
Ф |
1 2 |
|
В |
|||||
|
U |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
а) Плоский конденсатор
С 0S d
б) Цилиндрический конденсатор
С 2 0l
ln R2
R1
в) Сферический конденсатор
С 4 0 R1R2
R2 R1
Вопросы
1. Распределение электрического поля и заряда в уединённом заряженном проводнике.
2.Распределение электрического поля и заряда в проводнике, помещённом во внешнее электрическое поле.
3.Нарисовать распределение E, , для а) 
б) 
(диполь)
4.Что такое электроёмкость уединённого проводника?
5.Что такое электроёмкость конденсатора?
6.Ёмкость а) плоского б) цилиндрического в) сферического конденсаторов.