21. Электрическое поле. Напряженность поля. Поле точечного заряда. Графическое изображение электроста­тических полей. Принцип суперпозиции полей. Поле системы зарядов

21. Электрическое поле. Напряженность поля. Поле точечного заряда. Графическое изображение электроста­тических полей. Принцип суперпозиции полей. Поле системы зарядов

Взаимодействия зарядов передаются с помощью особого материального посредника, называемого электрическим полем. Взаимодействие двух зарядов q₁ и q₂ можно объяснить так: в пространстве вокруг заряда q₁ существует особая форма материи – электрическое поле, которое и действует непосредственно на заряд q₂. Действие электрического поля на помещенный в него заряд является основным его свойством.

    Электрическое поле, созданное неподвижными зарядами, называется электростатическим.

 

Напряженность электростатического поля

 

    Напряженность поля  - векторная ха­рак­те­ристика электрического поля. Напря­жен­ность поля в некоторой точке определяется отно­шением силы , действующей со стороны поля на положительный заряд q₀, помещенный в данную точку поля, к величине этого заряда:

 , [ ].            (1)

 

Напряженность электрического поля точечного заряда

  .                  (2)

 

Принцип суперпозиции полей

Напряженность поля, создаваемая в какой-либо точке пространства системой зарядов, равна векторной сумме напряженностей, создаваемых в этой точке каждым из зарядов:

    (3)

 

 

 

 

 

Напряженность поля непрерывно распределенного заряда:  .        (4)

 

Характеристики распределенных зарядов

- линейная плотность зарядов;

 - поверхностная плотность зарядов;

 - объемная плотность зарядов;

 

Графическое изображение электрических полей. Силовые линии

Силовые линии – это непрерывные линии, касательные к которым в каждой точке, через которую они проходят, совпадают с вектором напряженности электрического поля.

Свойства силовых линий

· силовые линии всегда начинаются на положительных зарядах и заканчиваются на отрицательных;

· силовые линии начинаются и заканчиваются либо на зарядах, либо уходят в бесконечность;

· густота силовых линий (число силовых линий, проходящих через единицу площади) пропор­ци­о­нальна напряженности электрического поля;

· силовые линии не пересекаются.

 

Примеры электрических полей

 

22. Работа сил электростатического поля по перемещению зарядов. Циркуляция вектора напряженности. Потенци­альный характер электростатического поля.

 

 

 (1)

 

 

.   (2)

 

 С учетом того, что

 

 

 

 .        (3)

 

Работа по перемещению заряда не зависит от формы траектории и пройденного зарядом пути, а зависит только от начального и конечного положения заряда. Такое поле называется потенциальным, а кулоновская сила – консерва­тив­ной.

При движении заряда по замкнутой траектории (r₁ = r₂) работа равна нулю

 

.                                                (4)

Интеграл  называется циркуляцией вектора напряженности .

В частном случае при перемещении заряда q₀ из точки 1 с произвольным радиусом r₁ = r в бесконечность ( )

 

.                                                    (5)

23. Энергетическая характеристика электростатического поля - потенциал. Потенциал поля точечного заряда и системы зарядов. Связь между напряженностью электрического поля и потенциалом

 

Потенциальная энергия заряда q₀, находящегося в поле заряда q на расстоянии r от него равна работе, совершаемой при перемещении заряда q из данной точки в точку нулевого потенциала, т. е. на бесконечность

.                                                  (1)

Потенциалом называется скалярная величина, характеризующая энергию, которой обладает заряд, помещенный в данную точку поля, и численно равная потенциальной энергии единичного положительного заряда в этой точке поля.

 

 .                          (2)

 

Потенциал численно равен работе по перемещению заряда из бесконечности в данную точку поля.

 

.         (3)

 

 

⇐ Предыдущая123456789Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: