Конспект лекций по физике для довузовской подготовки москва -2014
жүктеу/скачать 1,26 Mb. Pdf көрінісі
|
Конспект лекций по физике
- Бұл бет үшін навигация:
- Потенциалом электростатического поля
- Примеры ( рис . 6.4): Е = Е 1 + Е
| а
) б ) в ) г ) Рис . 6.2. q 0 q 0 Рис . 6.3. + + + + + + + + – – – – – – – – Конспект лекций 86 Потенциалом электростатического поля называют ска - лярную величину , численно равную потенциальной энергии , которой обладает в данной точке поля единичный положительный заряд . Ес - ли в данной точке поля точечный положительный заряд q+ имеет потенциальную энергию W п , то = q W п . (6.9) Единица потенциала – вольт ( В ), то есть потенциал такой точки поля , в которой заряд в 1 Кл обладает потенциальной энергией 1 Дж . Потенциал поля , созданного точечным зарядом q , равен = k r q = r 4 q 0 . (6.10) При r = , = 0. Таким образом , потенциал – это физическая вели - чина , определяемая работой сил электростатического поля по пере - мещению единичного положительного заряда из данной точки поля в бесконечность . Если поле создается несколькими зарядами (n), то потенциал поля системы зарядов будет равен алгебраической сумме потенциа - лов отдельных полей всех образующих систему зарядов : = i n 1 i , (6.11) считаем среду однородной по всем направлениям ( = const). При этом знак «+» приписывается потенциалу поля , созданного положи - тельным зарядом , знак «–» – отрицательным . Работа , совершаемая силами электростатического поля при пере - мещении заряда Q из точки 1 в точку 2, будет равна ( см . соотношение 6.9): А 12 = 2 1 п п W W = Q ( 1 – 2 ) , (6.12) где ( 1 – 2 ) – разность потенциалов двух точек 1 и 2 в электростати - ческом поле ( она задается работой , совершаемой силами поля , при пе - ремещении единичного положительного заряда из точки 1 в точку 2). Поскольку поле электростатических сил имеет консерватив - ный характер , работа этих сил при переносе заряда по замкнутому контуру равна нулю . В . А . Никитенко , А . П . Прунцев 87 Если мы обозначим через d расстояние между двумя очень близкими точками поля , принадлежащими одной силовой линии , то модуль вектора напряженности Е определяется как Е = м B d 2 1 , (6.13) где ( 1 – 2 ) – разность потенциалов между рассматриваемыми точ - ками 1 и 2. В однородном поле напряженность остается всегда постоян - ной , поэтому соотношение (6.13) справедливо для любых расстояний d между двумя точками одной и той же силовой линии . Если точки 1 и 2 принадлежат разным силовым линиям однородного электрическо - го поля , то под d понимается проекция отрезка , соединяющего точки 1 и 2, на направление линий напряженности электрического поля . Примеры ( рис . 6.4): Е = Е 1 + Е 2 , Е = Е 1 – Е 2 = k 2 2 r q – – k 2 2 r q = 0 = k 2 r q + k 2 r q = 2k 2 r q . Е = Е 1 + Е 2 , Е = Е 1 + Е 2 =2k q r 2 2 = k 2 r q – k 2 r q = 0 . 1) r 1 2 q Е 2 Е 1 q E – ? – ? = 1 + 2 , 2) r q Е 1 = Е 2 q E – ? – ? = 1 + 2 , r/2 r/2 r/2 r/2 Конспект лекций 88 Е = Е 1 + Е 2 , Е = Е 1 cos30 + Е 2 cos30 =2k 2 r q cos30 . = 1 + 2 = 2k r q . В данных примерах q – модуль соответствующего заряда . 6.3. Проводники и диэлектрики в электрическом поле Если в электрическое поле внести проводник ( металл , элек - тролит , плазму ), то в нем произойдет перераспределение свободных зарядов , которое называется электрической индукцией . Разделив - шиеся положительные и отрицательные заряды в проводниках созда - ют собственное электрическое поле , которое искажает внешнее поле и компенсирует его внутри проводника . Отсутствие электрического поля в пространстве , охваченном проводником , используют для электростатической защиты . Обратите внимание , что если напряженность электростатиче - ского поля внутри заряженного проводника равна нулю , то это не оз - начает , что потенциал в любой точке внутри проводника будет равен нулю . Если вспомнить определение потенциала , то становится понят - ным , что потенциал внутри заряженного проводника во всех точках одинаков и равен потенциалу на поверхности проводника . При этом во всех точках поверхности заряженного проводника потенциал оди - наков ( электростатика , в стационарном состоянии отсутствует дви - жение зарядов ), то есть поверхность заряженного проводника явля - ется эквипотенциальной . Силовые линии поля ( линии напряженно - сти ) всегда перпендикулярны к этой поверхности ( надо учитывать при изображении линий напряженности электрического поля ). В диэлектриках наличием свободных носителей заряда можно пренебречь , поэтому при помещении диэлектриков в электрическое E 3) Е 2 Е 1 E – ? – ? r 60 r 1 60 60 2 q r q Рис . 6.4. В . А . Никитенко , А . П . Прунцев 89 поле существенное значение приобретает его воздействие на связан - ные заряды , имеющиеся в атомах и молекулах , которые в электриче - ском поле обычно моделируют в форме диполя . Диполь – это сово - купность двух равных по модулю разноименных точечных зарядов q, находящихся на небольшом расстоянии l друг от друга , которое на - зывается плечом диполя . Основной характеристикой диполя является вектор электрического момента жүктеу/скачать 1,26 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|