ПРИВОЛЖСКИЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Министерства Здравоохранения РФ
КАФЕДРА МЕДИЦИНСКОЙ ФИЗИКИ и ИНФОРМАТИКИ
Электрический
диполь.
Дипольный электрический
генератор (токовый диполь).
Малиновская С.Л.
Нижний Новгород
План лекции:
Напряженность электрического поля.Силовые линии.Эквипотенциальные поверхности.Электрический диполь:
-электрическое поле диполя;
-напряженность поля диполя;
-диполь в однородном электрическом поле;
-диполь в неоднородном электрическом поле.
Понятие о мультиполе.Дипольный электрический генератор
(токовый диполь).
Напряженность электрического поля
Напряженность – вектор, направление которого совпадает с направлением силы, действующей в данной точке поля на положительный точечный заряд.
Напряженность – это силовая характеристика электрического поля, равная отношению силе, действующей в данной точке поля на точечный заряд, к этому заряду.
F
Еq
Силовые линии
Электрическое поле графически удобно представлять
силовыми линиями.
Линии, касательные к которым совпадают с направлением
вектора напряженности |
электрического |
поля, |
|
называются линиями напряженности |
электрического |
||
поля или силовыми линиями. |
|
|
|
Отсюда следует, что напряженность Е |
равна |
разности |
|
потенциалов U на единицу длины силовой линии. Именно вдоль |
|||
силовой линии происходит максимальное изменение потенциала. |
|
|
между двумя точками, |
Поэтому всегда можно определить Е |
|
измеряя U между ними, причем тем точнее, чем ближе точки. В однородном электрическом поле силовые линии – прямые.
Поэтому здесь определить Е наиболее просто: E=U/l
Свойства силовых линий электрического поля:
Силовые линии электрического поля не пересекаются. Они начинаются на положительных зарядах или на бесконечности и заканчиваются на отрицательных зарядах или на бесконечности.
Густота силовых линий электрического поля пропорциональная величине напряженности электрического поля.
Силовые линии электрического поля создаваемого диполем
Эквипотенциальные
поверхности
Воображаемая поверхность, все точки которой имеют одинаковый потенциал, называется
эквипотенциальной поверхностью.
Вектор напряженности Е в каждой точке направлен по нормали к эквипотенциальной поверхности.
Густота силовых линий электрического поля пропорциональная величине напряженности электрического поля.
Эквипотенциальные поверхности
Эквипотенциальные поверхности |
Свойства ЭПП: |
(синие линии) и силовые линии |
- работа при перемещении заряда вдоль |
(красные линии) электрических |
эквипотенциальной поверхности не |
полей: |
совершается; |
a – точечный заряд; |
- силовые линии вектора |
b – электрический диполь; |
напряженности перпендикулярны ЭПП |
c – два равных положительных заряда в каждой точке
Электрический диполь - система состоящая из двух |
|
равных, но противоположных по знаку точечных |
|
электрических зарядов, расположенных на некотором |
|
расстоянии друг от друга (плечо диполя). |
|
Основная характеристика диполя - электрический |
|
или дипольный момент |
P - вектор равный |
произведению заряда на плечо диполя, |
|
направленный от отрицательного заряда к |
|
положительному. |
|
|
P |
P q p Кл м |
|
Электрическое поле диполя
Центральная эквипотенциальная поверхность представляет собой плоскость, проходящую перпендикулярно плечу диполя через его середину. Все ее точки имеют нулевой потенциал (φ = 0). Она делит электрическое поле диполя на две половины, точки которых имеют соответственно положительные (φ>0) и отрицательные (φ < 0) потенциалы.
Диполь – это частный случай системы электрических зарядов, обладающих определенной симметрией.
Общее название – электрический мультиполь.
Напряженность поля диполя
Напряженность поля на оси диполя
|
|
E E E |
|
||||||||||
E E |
E |
|
kq |
|
|
kq |
... |
||||||
r 2 |
r 2 |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
E |
|
1 |
|
2 p |
k |
|
2 p |
|
|
||||
|
|
|
|
|
r3 |
|
|||||||
|
|
4 0 r3 |
|
|
|||||||||
диэлектрическая проницаемость среды; |
|||||||||||||
0 |
8,85 10 12 |
Кл2 /( м2 Н ) электрическая постоянная |
|||
|
1 |
|
9 Н м2 |
|
|
k |
|
9 |
10 |
Кл2 |
k – коэффициент пропорциональности |
4 0 |
|||||
|
|
|
|
|
|