Kol_Fizika_3_semmestr / Кол. Физика 3 семместр / 4 билет / bilet_4

1.10. Электрический диполь. Электрический момент диполя.

Электрический диполь – система одинаковых по модулю разноимённых точечных зарядов +q и – q, находящихся на некотором расстоянии l друг от друга (диполь точечный если r >> l).

Рис. 18.

= ,

=

где - электрический момент диполя. Этой величине сопоставляется вектор направленный по оси диполя от отрицательного заряда к положительному.

Рис. 19. Изображена конфигурация силовых линий электрического поля

Вычислим проекции вектора на два взаимно перпендикулярные направления. Одно из них определяется направлением движения точки, вызванным изменением расстояния r, второе - движением точки, обусловленным изменением угла .

Вторую проекцию получим, взяв приращение потенциала, получающегося при возрастании угла на к расстоянию , на которое перемещается конец отрезка r .

1.11. Момент сил, действующих на диполь.

Рассмотрим поведение диполя во внешнем электрическом поле.

Рис. 20.

Если диполь поместить во внешнее однородное электрическое поле, образующие диполь, заряды окажутся под действием равных по

величине, но противоположно направленных сил и. Эти силы образуют пару сил, плечо которых равно . Модуль каждой силы равен . Умножив его на плечо, получим модуль момента пары сил, действующих на диполь:

Момент сил стремится повернуть диполь так, чтобы электрический момент установился по направлению поля.

1.12. Энергия диполя во внешнем электрическом поле.

Рис. 21.

Найдём потенциальную энергию, которой обладает диполь во внешнем электрическом поле.

Для наших зарядов потенциальная энергия во внешнем поле равна:

Здесь и - потенциалы внешнего поля в точках, где помещены заряды и .

Потенциал однородного поля убывает линейно в направлении вектора . Приняв это направление за , можно записать:

.

Разность потенциалов равна приращению потенциала на отрезке :

= = =

2. Электроёмкость.

Если двум изолированным друг от друга проводникам сообщить заряды q₁ и q₂, то между ними возникает некоторая разность потенциалов Δφ, зависящая от величин зарядов и геометрии проводников. Разность потенциалов Δφ между двумя точками в электрическом поле часто называют напряжением и обозначают буквой U. Наибольший практический интерес представляет случай, когда заряды проводников одинаковы по модулю и противоположны по знаку: q₁ = – q₂ = q. В этом случае можно ввести понятие электрической емкости.

Электроемкостью системы из двух проводников называется физическая величина, определяемая как отношение заряда q одного из проводников к разности потенциалов Δφ между ними:

В системе СИ единица электроемкости называется фарад (Ф): 

Конденсаторы.

Конденсатором называется совокупность двух любых проводников с одинаковыми по абсолютному значению, но противоположными по знаку зарядами. Если внутренний проводник является шаром или сферой, а замкнутая оболочка – концентрическая ему сфера, то конденсатор называется сферическим. Если внутренний проводник – прямой сплошной цилиндр, а оболочка – полый прямой цилиндр, коаксиальный внутреннему, то конденсатор называется цилиндрическим.

- сферический конденсатор

- цилиндрический конденсатор

4