№5 Потенциал. Связь потенциала и напряженности. Эквипотенциальные поверхности.

Важной характеристикой электрического поля является потенциал . Потенциал  - это энергетическая характеристика электрического поля =W_пот/q, Здесь W_пот – потенциальная энергия заряда q в данной точке поля.

Поверхность проводника с неподвижными зарядами тоже является эквипотенциальной, поэтому при перемещении заряда по такому проводнику работы не совершается.

Напряженность поля Е на всем малом пути dx можно считать постоянной. Тогда работа перемещения   С другой стороны   . Из этих уравнений получаем

№6 Теорема Гаусса в интегральной форме.

 — поток вектора напряжённости электрического поля через замкнутую поверхность S.

Q — полный заряд

№7 Линейная плотность зарядов. Поле заряженной нити.

Линейная плотность электрического заряда — предел отношения  электрического заряда, находящегося в элементе линии, к длине этого элемента линии, который содержит данный заряд, когда длина этого элемента стремится к нулю.

Единицей измерения является кулон на метр (Кл/м).

№8 Поверхностная плотность заряда. Поле цилиндра.

Поверхностная плотность заряда - предел, к которому стремится отношение электрического заряда к площади, на которой этот заряд расположен, при условии, что площадь стремится к нулю. 

№9 Объемная плотность заряда. Эл.поле поверхностно и объемно заряженной сферы.

Объемная плотность заряда - предел, к которому стремится отношение электрического заряда к объему в котором этот заряд расположен, при условии, что объем стремится к нулю. 

№10 Диполь. Потенциал поля диполя. Диполь в однородном и неоднородном поле. Поле системы зарядов на большом расстоянии.

Диполь-электрический, совокупность двух равных по абсолютной величине разноимённых точечных зарядов, находящихся на некотором расстоянии друг от друга. Основной характеристикой электрического Д. является его дипольный момент - вектор, направленный от отрицательного заряда к положительному и численно равный произведению заряда е на расстояние l между зарядами:р = el.

Плечо диполя - расст. между зарядами.

Во внешнем электрическом поле   на электрический диполь действует момент сил   который стремится повернуть его так, чтобы дипольный момент развернулся вдоль направления поля.

Потенциальная энергия электрического диполя в (постоянном) электрическом поле равна   (В случае неоднородного поля это означает зависимость не только от момента диполя - его величины и направления, но и от места, точки нахождения диполя).

Вдали от электрического диполя напряжённость его электрического поля убывает с расстоянием   

Любая в целом электронейтральная система, содержащая электрические заряды, в некотором приближении (то есть собственно в дипольном приближении) может рассматриваться как электрический диполь с моментом   где   — заряд i-го элемента,   — его радиус-вектор. При этом дипольное приближение будет корректным, если расстояние, на котором изучается электрическое поле системы, велико по сравнению с её характерными размерами.

№11 Диэлектрики. Полярные и неполярные молекулы. Поляризуемость. Диэлектрическая восприимчивость.

Диэлектрики- вещества. пропускающие эл.ток в 10¹⁵-10²⁰ меньше чем металлы.

Неполярные молекулы- состоят из одинаковых атомов.

Полярные- из разных(т.е. они обладают электрическим дипольным моментом)

Поляризуемость — физическое свойство веществ приобретать электрический или магнитный дипольный момент (поляризацию) во внешнем электромагнитном поле

Диэлектри́ческая восприи́мчивость  (или  поляризу́емость) вещества — физическая величина, мера способности вещества поляризоваться под действием электрического поля. Диэлектрическая восприимчивость χ_e — коэффициент линейной связи между поляризацией диэлектрика P и внешним электрическим полем E в достаточно малых полях:

где ε₀ — электрическая постоянная;

№12 Понятие сторонних и связанных зарядов в диэлектрике. Вектор электрической индукции. Диэлектрическая проницаемость.

Сторонние заряды- это заряды попадающие в диэлектрик извне.

Связанные заряды- это заряды входящие в химическую структуру диэлектрика.

См тетрадь.

Электри́ческая постоя́нная (ранее также носила название диэлектрической постоянной) — физическая константа, скалярная величина,

определяющая напряжённость электрического поля в вакууме;

входящая в выражения некоторых законов электромагнетизма, в том числе закона Кулона, при записи их в форме, соответствующей Международной системе единиц.

Иногда называют диэлектрической проницаемостью вакуума. Измеряется в фарадах на метр. Диэлектрическая постоянная равна:

 Ф/м

№13 Условие при переходе через границу двух диэлектриков для нормальных и тангенсальных составляющих Д и έ.

На поверхности раздела двух диэлектриков с различными абсолютными диэлектрическими проницаемостями e₁ и e₂ (рис. 1.3) равны между собой касательные составляющие напряженности поля

(1.13)

и нормальные составляющие вектора электрического смещения

 (1.14)

Здесь индекс 1 относится к первому диэлектрику, а индекс 2 – ко второму.

Условия (1.13) и (1.14) можно представить и в таком виде

 и  .

Из данных граничных условий можно получить еще одно условие – условие преломления линий поля при переходе их из одного диэлектрика в другой:

,

где q₁ и q₂ – углы между вектором напряженности (или смещения) и нормалями к границе раздела сред.

При этом, если вектор напряженности перпендикулярен к границе раздела, то электрическое смещение не меняется при переходе из одной среды в другую, а напряженность поля меняется скачком.

№14 Сегнетоэлектрические свойства. Кривая гистерезиса поляризуемости. Доменная структура.

Сегнетоэле́ктрики  — твёрдые диэлектрики, обладающие в определённом интервале температур собственным электрическим дипольным моментом, который может быть переориентирован за счёт приложения внешнего электрического поля. Сегнетоэлектрические материалы обладают гистерезисом по отношению к электрическому дипольному моменту.Типичный представитель сегнетоэлектриков — сегнетова соль,

Зависимость поляризации P от напряжённости электрического поля Е в ферроэлектрике.

Доменная структура:

Равновесная доменная структура С. отвечает минимуму свободной энергии кристалла. В идеальном кристалле она определяется балансом между уменьшением при образовании доменов энергии за счёт электростатич. вз-ствия разл. частей кристалла и увеличением энергии доменных границ. Доменная структура реального кристалла определяется природой и характером распределения его дефектов, а также историей образца. Число различных доменов, взаимная ориентация их спонтанной поляризации зависят от симметрии кристалла.

№15 Условие равновесия зарядов на проводнике. Индукция и напряженность эл. поля вблизи проводника.