
- •2. Електростатика
- •2.1. Закон взаємодії електричних зарядів
- •2.2. Основні характеристики електричного поля
- •2.3. Закон Гаусса
- •2.3.1. Закон Гаусса в інтегральній формі
- •2.3.2. Закон Гаусса в диференціальній формі
- •2.3.3. Перетворення (теорема) Гаусса-Остроградського
- •2.4. Робота сил та потенціал електростатичного поля
- •2.5. Градієнт потенціалу. Еквіпотенціальні поверхні
- •2.6. Рівняння Пуассона та Лапласа
- •2.7. Граничні умови електростатики
- •2.7.1. Нормальні складники векторів та
- •2.7.2. Тангенціальні складники векторів та
- •2.7.3. Граничні умови для потенціалу
- •2.7.4. Граничні умови на поверхні ідеального провідника
- •2.8. Поняття електричної ємності. Енергія електростатичного поля
- •2.9. Висновки
- •2.10. Контрольні питання та завдання
2.9. Висновки
1. Електричне поле (статичне) створюють незмінні за часом нерухомі заряди.
2.
Проявом взаємодії зарядів є, так звана,
кулонівська сила
[H],
яка, зокрема, для електронів значно
перевищує гравітаційну.
3.
Для визначення електричного характеру
сили взаємодії зарядів введено поняття
вектор напруженості електричного
поля,
– це силова характеристика поля.
4.
Для визначення характеристик електричного
поля незалежного від параметрів
середовища використовують поняття
вектор електричного зміщення,
,
який характеризуєгустину електричного
заряду.
5. Для опису характеристик електричного поля використовують поняття: інтегральні– значення, напрям, потік вектора електричного зміщення, циркуляція вектора ε за замкненим контуром ідиференціальні– градієнт, дивергенція та ротор.
6.
Потік вектора електричного зміщення
визначає заряд, який його створює
(закон
Гаусса в інтегральній формі); дивергенція
вектора
визначає густину заряду
(закон Гаусса в диференціальній формі).
7.
Для розв’язку задач електростатики та
електродинаміки є корисним перетворення
(теорема) Гаусса-Остроградського
.
8.
Ознакою електричного поляєсила,
тому в умовах переміщення заряду виконана
робота дорівнює:.
9.
Роботу електричного поля можна
характеризувати потенціалом
– допоміжною характеристикою поля.
10. Для опису поля потенціалом у просторі використовують поняття еквіпотенціальної поверхні.
11.
Для оцінювання ступеня змінення
потенціалу з відстанню використовують
поняття градієнт потенціалу,
.
12.
Розв’язок прямої та оберненої задач
електростатики полягає у виявленні
зв’язків між
,
,
,
.
13.
Електричний потенціал визначають із
розв’язку рівняння Пуассона
,
звідки
.
14. За умов існування електричного поля в просторі, параметри якого різні, необхідно визначати граничні умови:
– для
нормальнихскладників використовуютьпотік вектора
та отримують
;
– для
тангенціальнихскладників
використовуютьциркуляцію вектората отримують
.
15. Потенціал на границі розподілу не має стрибка, тобто є неперервним.
16.
Практичне значення має ситуація, якщо
одне із середовищ є ідеальний провідник.
В цьому випадку силові лінії вектора
перпендикулярнідо провідної
поверхні.
17.
Електрична ємність: це фізична величина,
яка характеризує взаємозв’язок між
зарядом та різницею потенціалів; її
математична модель;
.
18.
Енергію електричного поля визначають
через ємність та потенціал (напругу)
або параметри електричного поля
2.10. Контрольні питання та завдання
1. Поясніть сутність закону Кулона, як прояву електричного поля.
2. Порівняйте силу взаємодії двох електронів: електричну, механічну.
3. Сформулюйте сутність та наведіть визначення напруженості як силової характеристики електричного поля; обґрунтуйте одиниці вимірювання.
4. Поясніть сутність та наведіть визначення вектора електричного зміщення.
5. Наведіть основні дескриптори електричного поля.
6. Поясніть сутність понять: поляризованість та діелектрична сприйнятливість.
7. Поясніть необхідність застосування поняття тензор.
8. Поясніть сутність фізичного та математичного поняття потік.
9. Сформулюйте сутність закону Гаусса в інтегральній формі.
10. Виведіть формулу для закону Гаусса в диференціальній формі.
11. Поясніть фізичну сутність поняття дивергенція.
12. Доведіть теорему (перетворення) Гаусса-Остроградського.
13.Опишіть роботу сил під час руху електричного заряду в електричному полі.
14. Обґрунтуйте співвідношення інтегральне та диференціальне між напруженістю електричного поля та потенціалом.
15. Наведіть сутність понять градієнт, потенціал та еквіпотенціальна поверхня.
16. Сформулюйте рівняння Пуассоната наведіть його розв’язок.
17. Поясніть сутність граничних умовелектростатики.
18. Обґрунтуйте співвідношення для нормальних складниківвекторів електричного поля.
19. Обґрунтуйте співвідношення для тангенціальних складниківвекторів електричного поля.
20. Поясніть граничні умові для векторів електричного поля, якщо одне середовище – ідеальний провідник.
21. Поясніть граничні умови для потенціалу.
22. Поясніть сутність поняття електрична ємність.
23. Виведіть формулу для ємності плаского конденсатора.
24. Виведіть формулу для питомої та повної енергії електричного поля.
Далі переходимо до дослідження магнітного поля постійного струму.