4. Принцип суперпозиции

- принцип суперпозиции

Если электрическое поле в какой – то точке создаётся несколькими зарядами (q₁,q₂, …), то вектор напряжённости данной системы зарядов равен векторной сумме напряжённостей полей, создаваемых каждым зарядом в отдельности.

5. Линии вектора напряжённости, поток вектора напряжённости электростатического поля

Пусть имеются 2 заряда q₁иq₂.

Договоримся проводить линию в каждую точку которой результирующий вектор напряжённости направлен по касательной.

Такую линию называют силовая линия или линия напряжённости.

Силовые линии проводятся по определённому правилу: там, где гуще силовые линии, там напряжённость больше, и наоборот.

Пусть имеется однородное электрическое поле, силовые линии

параллельны друг другу.

Ф- число силовых линий

N~∆S

N~E

N=Ф= E∙∆S

- как проекция на нормаль

- поток через элементарную площадку

- полный поток

- такой поток будет через любую замкнутую площадь.

Учебные наглядные пособия:

Демонстрации:

1. Силовые линии электрического поля. Одиночный заряд

Подготовка и проведение опыта

Вставить султан в штатив. Соединить султан с электрофорной машиной. Развести кондукторы электрофорной машины на расстояние 5 – 10 см. Вращать ручку электрофорной машины, подавая заряд на султан. Заряженные лепестки султана, отталкиваясь друг от друга, располагаются радиально в виде своеобразного шара. Расположение лепестков султана совпадает с силовыми линиями электрического поля одиночного заряда, что дает возможность представить картину электрического поля одиночного заряда.

2. Силовые линии электрического поля двух разноименных зарядов

Подготовка и проведение опыта

Закрепить султаны в штативах. Соединить один султан с положительным кондуктором электрофорной машины, а другой с отрицательным. Развести кондукторы электрофорной машины на расстояние 5­­–10 см. Вращать ручку электрофорной машины, подавая заряды на султаны. Заряженные лепестки султанов располагаются в определенном порядке (см. рис.) Расположение лепестков султанов совпадает с силовыми линиями электрического поля двух разноименных зарядов, что дает возможность представить картину электрического поля этих зарядов.

3. Силовые линии электрического поля двух одноименных зарядов

Подготовка и проведение опыта

Закрепить султаны в штативах. Соединить оба султана с одним кондуктором электрофорной машины на расстояние 5–10 см. Вращать ручку электрофорной машины, подавая заряд на султаны. Заряженные лепестки султанов располагаются в определенном порядке (см. рис.) Расположение лепестков султанов совпадает с силовыми линиями электрического поля двух одноименных зарядов, что дает возможность представить картину электрического поля этих зарядов.

Раздел: Электричество и магнетизм

Лекция № 12

Электростатика

Основные вопросы, рассматриваемые на лекции:

1. Теорема Остроградского-Гаусса и её применение.

2. Потенциал и работа сил электростатического поля.

3. Связь между напряжённостью и потенциалом.

4. Электроёмкость. Конденсаторы.

5. Энергия и плотность энергии электрического поля.

Краткое содержание лекции

1. Теорема Остроградского-Гаусса и её применение

Пусть имеется система зарядов: q₁,q_2,q₃…

Определим поток, который создают эти заряды через замкнутую поверхность, окружающую эти заряды.

;;…

;

- теорема Гаусса

Поток вектора напряжённости электрического поля через замкнутую поверхность равен алгебраической сумме зарядов, заключённых внутри этой поверхности, делённое на Е₀Е.

Домножим на Е₀Е =>

Е₀ЕЕ_n=D_n – физическая величина электрического смещения или индукция электрического поля.

–теорема Остроградского–Гаусса

Применение теоремы:

1) Заряженная плоскость

Возьмём замкнутую поверхность – цилиндр.

-плотность заряда.

Найти напряжённость.

Решение.

;

-так определяется напряжённость поля заряженной плоскости. Напряжённость не зависит от расстояния.

2) Напряжённость электрического поля заряженной шаровой поверхности

r-расстояние от центра до точки, где находится напряжённость

1. r<R

Е_n=0, т.к.Ф=0 заряды внутри отсутствуют

2. r>R

Ф=ES=E4πr² =>

=>-напряжённость шара.

2. Потенциал и работа сил электростатического поля.

Пусть электрическое поле создаётся q₁,q_2,q₃…

[φ]==1B

φ-потенциал

W- потенциальная энергия заряда которой обладает пробный заряд, помещённый в точку электрического поля.

Рассмотрим работу сил электростатического поля

Определим работу на участке 1-2-А₁₂;

=>=>

,

;

-потенциал поля точечного заряда

Потенциал – это скалярная величина. Она не имеет направления.