5. Напряженность поля, создаваемого двумя бесконечными параллельными плоскостями, заряженными разноименно с одинаковыми плотностями.
Как
видно из рисунка 13.13, напряженность поля
между двумя бесконечными параллельными
плоскостями, имеющими поверхностные
плотности зарядов 
и 
,
равны сумме напряженностей полей,
создаваемых пластинами, т.е.
Таким образом,
|
(13.15) |
Вне пластины векторы от каждой из них направлены в противоположные стороны и взаимно уничтожаются. Поэтому напряженность поля в пространстве, окружающем пластины, будет равна нулю Е=0.
Билет№7. Работа электростатического поля. Потенциал поля точечного заряда.
Элементарная
работа, совершаемая силой F при перемещении
точечного электрического заряда
из
одной точки электростатического поля
в другую на отрезке пути 
,
по определению равна
где - угол между вектором силы F и направлением движения . Если работа совершается внешними силами, то dA0. Интегрируя последнее выражение, получим, что работа против сил поля при перемещении пробного заряда из точки “а” в точку “b” будет равна
где 
-
кулоновская сила, действующая на пробный
заряд
в
каждой точке поля с напряженностью Е.
Тогда работа
Пусть
заряд
перемещается
в поле заряда q из точки “а”, удалённой
от q на расстоянии 
в
точку “b”, удаленную от q на расстоянии 
(рис
1.12).
Потенциал поля точечного заряда.
Как
видно из рисунка 
тогда
получим
Как было сказано выше, работа сил электростатического поля, совершаемая против внешних сил, равна по величине и противоположна по знаку работе внешних сил, следовательно
|
(13.16) |
Полученный результат свидетельствует о том, что работа не зависит от пути, по которому перемещался в электростатическом поле пробный заряд , и зависит только от положений точек “а” и “b”. Такое поле называется потенциальным. Поэтому работа, очевидно, равна убыли потенциальной энергии W этого заряда
Перенесем
пробный заряд на бесконечность.
Напряженность поля Е на бесконечности
принимается равной нулю, следовательно 
.
Но так как 
,
то второе слагаемое тоже будет равно
нулю и тогда
|
(13.17) |
Билет№8. Эквипотенциал поверхности и свойства. Связь между напряжением и потенциалом эл.ст. поля.
Совокупность точек, имеющих равный потенциал, образуют так называемые эквипотенциальное поверхности, или поверхности равного потенциала (рис 13.15).
С их помощью также можно графически изобразить электростатическое поле. Направление нормали к эквипотенциальной линии будет совпадать с направлением вектора в той же точке. Эквипотенциальные поверхности можно провести через любую точку поля. Следовательно, таких поверхностей может быть построено бесконечное множество. Однако, проводят поверхности таким образом, чтобы разность потенциалов для двух соседних поверхностей была всюду одна и та же. Тогда по густоте эквипотенциальных поверхностей можно судить о величине напряженности. Чем гуще располагаются эквипотенциальные поверхности, тем быстрее изменяется потенциал при перемещении вдоль нормали к поверхности.
Связь между напряжением и потенциалом
электрическое
поле характеризуется двумя физическими
величинами: напряженностью (силовая
характеристика) и потенциалом
(энергетическая характеристика). Выясним
как они связаны между собой. Пусть
положительный заряд q перемещается
силой электрического поля с эквипотенциальной
поверхности, имеющей потенциал 
,
на близко расположенную эквипотенциальную
поверхность, имеющую потенциал 
(рис.
13.16).
Напряженность
поля Е на всем малом пути dx можно считать
постоянной. Тогда работа перемещения 
С
другой стороны 
.
Из этих уравнений получаем
|
(13.22) |
Знак минус обусловлен тем, что напряженность поля направлена в сторону убывания потенциала, тогда как градиент потенциала направлен в сторону возрастания потенциала
Билет№9. Проводники, диэлектрики и полупроводники, классификация диэлектриков.
Проводники.
Вещество или материальное тело, в котором имеются заряды, способные переносить электрический ток, называется проводником. В металлах переносчиками тока служат свободные (т.е. не привязанные к атомам) электроны, в электролитах — ионы, в плазме — и электроны, и ионы. Для электростатических явлений поле внутри проводника равно нулю:
E→in ≡ 0