Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Lecture5

.pdf
Скачиваний:
9
Добавлен:
10.02.2015
Размер:
13.8 Mб
Скачать

Проводники в электростатическом поле

Что такое проводник?

Проводниками электричества являются тела, обладающие следующим свойством: если в какой-либо точке внутри проводника напряженность электрического поля отлична от нуля, то в проводнике возникает электрический ток, т.е. движение свободных электрических зарядов.

Удельная проводимость металлов - γ>103 См/м, полупроводников - 10-5<γ<103 См/м,

диэлектриков

- γ<10-5 См/м.

Электрическое поле в веществе

Микроскопическое и макроскопическое поле

Понятие физически бесконечно малого объема (Лоренц)

а) физически бесконечно малый объем должен быть чрезвычайно велик по сравнению с расстояниями между атомами и молекулами вещества, т.е. по сравнению с микроскопическими неоднородностями среды и, соответственно, поля;

б) физически бесконечно малый объем должен быть мал по сравнению с макроскопическими неоднородностями поля и вещества, т.е. средние значения физических величин внутри этого элемента объема должны мало отличаться от средних значений этих величин в смежных с ним областях, другими словами, физически бесконечно малый объем должен быть малым, чтобы к нему было применимо понятие математически бесконечно малой величины.

! !

1

 

!

E(r ) =

!

Emicro dV

V

 

V

 

Закон сохранения заряда

В изолированной системе полный электриче ский заряд, т.е. алгебраическая сумма положительного и отрицательного заряда остается постоянной.

Изменение заряда в некотором объеме может произойти только в результате втекания или вытекания этого заряда через поверхность, ограничивающую этот объем.

!

 

 

 

 

 

! !

!

 

!

 

 

dQ

#

! dV =

#

j dS

j =

dI

n

 

I =

 

 

 

 

!t

 

 

 

"

 

 

 

 

dS

 

 

dt

 

 

 

 

S

 

 

 

 

 

 

!

 

 

 

 

!!

 

 

!

!

 

!

 

#

! dV =

#

 

dV

#

j dS =

#

divj dV

 

 

!t

 

 

 

 

!t

"

 

 

 

V

 

 

 

 

 

 

S

 

 

 

 

 

!!

!

+ divj = 0

!t

 

Закон Ома (1827 г.)

 

 

 

 

 

 

 

 

I =

1

 

(!(x + !x ) !(x ))

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

!x

 

1

 

!x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R =

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

!S

# !S

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

!(x + !x ) !(x )

 

=

1

 

!x

jx !S

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

# !S

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

jx = #

 

!(x + !x ) !(x )

 

 

!x # 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

!x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j

= γE

 

 

jx = #

 

!(x )

= #

!(x )

 

= # E x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t = 0

 

!(0) ! 0

 

 

 

 

!!

!

 

+ divj = 0

!t

 

 

 

!!

!

!!

 

 

!

 

 

+ divE =

+

 

= 0

!t

 

#0

 

 

!t

 

.

!(t ) = !(0)exp(!

 

t ) = !(0)exp(!

t

)

 

 

 

 

 

 

 

 

#0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

! =

0

=

8.85!10 12 F m

# 10

19

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s

 

 

 

#

6 !107 S m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Явление электрической индукции

Явление перераспределения зарядов на поверхности проводника при помещении его во внешнее электрическое поле называется электрической индукцией.

Электрическое поле вблизи поверхности проводника

2 n

 

 

 

 

 

h

 

"

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

! E dS

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S

 

 

 

 

 

! E dS = ! E dS + ! E dS +

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

2

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

"

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

! E dS = ! E dS = En

S

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

En!S =

!!S

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

!

 

!

!

 

 

En

=

!

 

E# = 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

E =

 

 

n

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

Каков вклад зарядов на поверхности проводника и зарядов вне проводника в напряженность поля вблизи поверхности проводника?

Ε1 Ε2

S Α

Ε11 Ε22

! ! !

Eout = E1 + E2

E2 = E22

Ein = E22 + E11 = 0

E22 = !E11

 

 

 

E1 = E2

!

!

 

!

!

= 2E1

= 2E2 =

 

 

n

0

 

 

 

 

 

!

!

Eout

 

!

2

!

Сила действующая на проводник в

f = ! E2 = !

=

 

n

 

 

 

электрическом поле

 

 

2 2 0

 

Поверхностная плотность зарядов на искривленных поверхностях проводников

 

Β

 

Ε22

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]