1 КУРС (Лекции по оптике и электричеству и магнетизму) / Lektsia_2_pdf-77762392

Крахалев М.Н.

План лекции №2

vЦиркуляция электростатического поля

vПотенциал. Эквипотенциальные поверхности.

vСвязь потенциала и напряженности электрического поля.

vПроводники в электростатическом поле. Экранирование.

vЕмкость. Конденсаторы.

Потенциальность электростатического поля.

Крахалев М.Н.

Работа совершаемая силами поля неподвижного точечного заряда q над перемещающимся точечным зарядом q’ не зависит от пути, по которому перемещается заряд q’, а зависит только от его начального и конечного положений. Используя принцип суперпозиции полей этот вывод можно распространить на поле любой системы неподвижных зарядов. Таким образом, электростатическое поле является потенциальным.

Потенциал электростатического поля.

Крахалев М.Н.

Тело находящееся в потенциальном поле обладает потенциальной энергий. Работа может быть представлена как разность значений потенциальных энергий, которыми обладал заряд q’ в точках 1 и 2 поля заряда q.

Потенциальная энергия заряда q’ в поле точечного заряда q имеет вид:

Значение const. выберем таким, что бы при удалении заряда q’ на бесконечность (r = ∞) потенциальная энергия обращалась в 0.

Потенциал электростатического поля.

Крахалев М.Н.

Потенциалом поля в данной точке называется величина равная:

Потенциал численно равен потенциальной энергии, которой обладает в данной точке поля единичный положительный заряд.

Потенциал поля точечного заряда равен:

Принцип суперпозиции: потенциал поля, создаваемого системой зарядов равен алгебраической сумме потенциалов, создаваемых каждым из зарядов в отдельности.

Потенциал электростатического поля.

Крахалев М.Н.

Потенциал, наряду с напряженностью электрического поля используется для описания электрических полей.

Заряд q находящийся в точке поля с потенциалом φ обладает потенциальной энергией Wp = qφ

Работа сил поля по перемещению заряда может быть выражена через разность потенциалов A12 = q(φ1 – φ2)

Если заряд q из точки с потенциалом φ удалить на бесконечность, то A∞ = qφ

Потенциал числено равен работе, которую совершают силы поля над единичным положительным зарядом при удалении его из данной точки на бесконечность.

Единица измерения потенциала: Вольт (В)

1В = 1Дж

1Кл

Потенциал и напряженность электростатического поля.

Крахалев М.Н.

Для случая одномерных электростатических полей (например радиальных)

Потенциал и напряженность электростатического поля.

Крахалев М.Н.

Напряженность электрического поля – силовая характеристика поля, потенциал – энергетическая.

Эквипотенциальная поверхность

– такая поверхность, все точки которой имеют один и тот же потенциал.

Линии напряженности электрического поля перпендикулярны эквипотенциальным поверхностям.

Электростатическое поле в веществе.

Крахалев М.Н.

Всякая материальная среда состоит из заряженных частиц: электронов и ядер атомов. Под действием электрического поля заряженные частицы начинают двигаться. Движение заряженных частиц под действием внешнего электрического поля можно разделить на 2 группы:

I. Ограниченное смещение зарядов (связанные заряды). Процесс смещения связанных зарядов под действием внешнего электрического поля есть диэлектрическая поляризация.

Вещества у которых преобладают процессы ограниченного смещения называются диэлектрики.

II. Неограниченное смещение зарядов в объеме тела (свободные заряды). Направленное движение свободных зарядов представляет собой электрический ток. Свойство вещества проводить электрический ток называется электропроводностью. Удельная проводимость – макроскопическая характеристика электропроводности. Проводники – вещества с достаточно высокой удельной проводимостью.