Физика. Экзамен / Физика. Экзамен / Ответы(2) / Вопрос 3
.docxВопрос 3
Принцип суперпозиции электрических полей. Графическое изображение электрических полей. Поле заряженного кольца.
а)Согласно принципу суперпозиции электростатических полей, напряженность E результирующего поля, создаваемого системой зарядов, равна геометрической сумме напряженностей полей, создаваемых в данной точке каждым из зарядов в отдельности.
Принцип суперпозиции позволяет рассчитать электростатические поля любой системы неподвижных зарядов, поскольку если заряды не точечные, то их можно всегда мысленно разделить на малые части, считая каждую из них точечным зарядом.
б)Графически электростатическое поле изображают с помощью линий напряженности – линии, касательные к которым в каждой точке совпадают с направлением вектора Е. Им приписывается направление, совпадающее с направлением вектора Е в рассматриваемой точке линии. Так как в каждой данной точке пространства вектор напряженности имеет лишь одно направление, то линии напряженности никогда не пересекаются.
Для однородного поля (когда вектор напряженности в любой точке постоянен по модулю и направлению) линии напряженности параллельны вектору напряженности. Если поле создается точечным зарядом, то линии напряженности – радиальные прямые, выходящие из заряда, если он положителен, и входящие в него если заряд отрицателен.
в)
Вычислим потенциал поля, создаваемого зарядом Q, равномерно распределенным по тонкому кольцу радиуса R, причем ограничимся расчетом потенциала поля только на оси кольца (Рис. 192). Ранее мы вычислили напряженность поля на оси кольца, как функцию расстояния до его центра. Поэтому для вычисления потенциала можно, в принципе, подсчитать работу, совершаемую полем при перемещении заряда от данной точки до бесконечности. Однако, в данном случае проще воспользоваться принципом суперпозиции для потенциала поля. Для этого мысленно разобьем кольцо на малые участки, несущие заряд ΔQk. Тогда в точке, находящейся на расстоянии z от его центра, этот заряд создает поле, потенциал которого равен
Dфи=дельтаQ/4пи*епс0*епс*r, где r=корень R^2+z^2