электрическое поле уединенного заряженного тела это

ОПРЕДЕЛЕНИЕ И ИЗОБРАЖЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ

Электрические свойства тел объясняются присутствием в них заряженных частиц. Такие частицы, как электрон и протон, имеют равные по абсолютному значению заряды, при этом заряд электрона отрицателен, а заряд протона положителен. Указанные час­тицы вместе с нейтронами входят в состав атомов вещества, однако они могут находиться и в свободном состоянии. Если тело заряжено, то в нем преобладают положительные или отрицательные заряды; если число тех и других зарядов одинаково, то тело в электрическом отношении нейтрально.

Тела с одноименными зарядами отталкиваются, тела с разноименными зарядами притягиваются. Электрически заряженное тело неразрывно связано с окружающим его электрическим полем, через которое и осуществляется взаимодействие электрически заряженных тел.

Из определения электрического поля следует, что оно является силовым или векторным. Для обнаружения и изучения электрического поля используются пробные неподвижные точечные заряженные тела с очень малым положительным зарядом q. Линейные размеры точечных заряженных тел очень малы по сравнению с расстоянием до точек, в которых рас­сматривается их электрическое поле.

Ввиду малости линейных размеров и значения заряда пробного тела исследуемое электрическое поле практически можно считать неискаженным.

Далее будут рассмотрены электростатические поля, т. е. такие, которые создаются неподвижными «заряженными телами». Для краткости будем называть их просто электрическими полями.

Рассмотрим электрическое поле уединенного неподвижного точечного заряженного тела с зарядом Q (рис. 1.1а), расположенного в произвольной точке горизонтальной плоскости. Поместим в точку А этой плоскости пробное заряженное тело с зарядом q. Поскольку, сила отталкивания, действующая на пробное заряженное тело, лежит на линии, соединяющей центры взаимодействующих заря-женных тел, пробное заряженное тело будет перемещаться в радиальном направлении (так же, как и пробное заряженное тело, помещенное в точку В).

image003

Рисунок 1.1. Электрическое поле уединенного заряженного тела

Помещая пробное заряженное тело в другие точки и продолжая эти рассуждения, получим картину, которая условно изображает электрическое поле с помощью линий, называемых силовыми (рис. 1.1б). В частном случае уединенного точечного заряженного тела силовые линии представляют собой прямые, проведенные через точку, в которой находится это тело. В общем случае вектор силы, с которой поле действует на пробное заряженное тело в данной точке поля, совпадает с касательной к силовой линии в этой точке.

ЗАКОН КУЛОНА. НАПРЯЖЕННОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ

Закон Кулона

image005

Рисунок 1.2. Взаимодействие двух одноименно заряженных тел

Опыт показывает, что на каждое из двух заряженных тел действуют одинаковые силы , направленные так, что тела с зарядами одного знака отталкиваются, а тела с зарядами разных знаков притягиваются.

В соответствии с принципом наложения можно полагать, что два заряженных тела окружены общим электрическим полем, которое получается в результате наложения двух полей, каждое из которых связано со своим заряженным телом, когда последнее уединено.

В таком случае силу можно рассматривать как результат силового действия общего электрического поля на каждое из заряженных тел. Количественно это действие определяется по формуле закона Кулона (1.1), которая справедлива для точечных заряженных тел.

Заряженное тело называется точечным, если его линейные размеры очень малы в сравнении с расстоянием от него до точек, в которых рассматривается его электрическое поле.

Таким образом взаимодействие точечных заряженных тел описывается законом Кулона.

Величина силы, с которой на каждое из двух точечных заряженных тел, расположенных в среде, действует их общее электрическое поле, пропорциональна произведению зарядов этих тел и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними:

image007(1.1)

image009— коэффициент пропорциональности, определенный выбором системы единиц.

Введем силовую характеристику поля – напряженность

image066

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

image021

image052

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

image003

Источник

Электрическое поле уединенного заряженного тела.

Из закона Кулона следует, что напряженность электрического поля уединенного точечного заряженного тела

image143

Электрическое поле уединенного точечного заряженного тела неравномерно. Найдем потенциал поля в некоторой точке 1 (см. рис. 12.1), выразим работу в поле на пути от некоторой точки 1 до бесконечности:

image144

Положение точки 1 выбрано произвольно, поэтому полученное выражение можно записать для любой точки

image145

Напряжение между точками 1 и 2

image146

Между напряженностью электрического поля и потенциалом в некоторой точке имеется определенная связь, которую выразим в общем виде.

Из выражения следует:

image147

Знак минус в этих выражениях указывает на то, что энергия убывает, если перемещение происходит в направлении напряженности поля.

Электрическое поле группы заряженных тел. При рассмотрении электрического поля в вакууме (а также в воздухе) установили, что напряженность поля линейно зависит от заряда тела [в выражении (11.1) Q = const]. Поэтому при определении напряженности результирующего поля от действия нескольких заряженных тел можно пользоваться принципом наложения полей.

В каждой точке пространства, окружающего заряженные тела, электрическое поле одного тела накладывается на поле другого.

Для определения общей напряженности нужно найти величину и направление вектора напряженности каждого из составляющих полей, а затем сложить векторы:

Принцип наложения действителен и при определении потенциала в некоторой точке результирующего поля. Но потенциалы складываются алгебраически, так как они скалярные величины:

image148

1. Когда применяется закон Кулона при расчете электрических полей?

2. Какая имеется связь между напряженностью электрического поля и потенциалом в некоторой точке?

Литература: 1. стр. 108-111, 2. стр. 130-132, 3. стр. 140-144.

Тема 12: Теорема Гаусса и ее применение

Цель: Уяснить теорему Гаусса и ее применение в решении задач

1. Поток вектора напряженности электрического поля;

3. Поле заряженной плоскости;

4. Поле заряженного шара;

5. Поле заряженного прямого провода

В практике чаще встречаются случаи, когда заряд тела распределен по его поверхности с некоторой плотностью. В таких случаях задачи решаются более просто на основе теоремы Гаусса.

Поток вектора напряженности электрического поля. Рассматривая электрическое поле, изображенное на рис. 12.1, выделим элемент поверхности площадью dS. Он представляет собой маленькую часть сферы радиусом r, в центре которой помещено точечное тело с положительным зарядом Q.

В силу геометрической симметрии поля вектор напряженности Е по величине одинаков во всех точках поверхности и направлен перпендикулярно ей. Произведение EdS выражает величину элементарного потока dN вектора напряженности электрического поля через элемент поверхности dS, если линии напряженности перпендикулярны пронизываемой ими поверхности: dN = EdS.

Источник

Adblock
detector