Теорема Остроградского-Гаусса дискретного и непрерывного распределения зарядов

Содержание

Слайд 2

3.1. Основные определения.
3.2. Теорема Остроградского – Гаусса для дискретного и непрерывного распределения

3.1. Основные определения. 3.2. Теорема Остроградского – Гаусса для дискретного и непрерывного
зарядов.
3.3. Применение теоремы Остроградского – Гаусса для случаев:
3.3.1. Заряженная плоскость.
3.3.2. Две разноименно заряженные плоскости.
3.3.3. Заряженная нить.
3.3.4. Заряженная сфера.
3.3.5. Заряженный шар.
3.4. Аналогия между электростатическим и гравитационным полями.

оглавление

Слайд 3

если

3.1. Основные определения

1. Линейная плотность заряда

— это физическая величина,

численно

если 3.1. Основные определения 1. Линейная плотность заряда — это физическая величина,
равная заряду, приходящемуся на единицу длины.

Рис.3.1. Линейная плотность заряда

(3.1)

(3.2)

то

Слайд 4

.

2. Поверхностная плотность заряда

– это физическая величина,

численно равная заряду, приходящемуся

. 2. Поверхностная плотность заряда – это физическая величина, численно равная заряду,
на единицу площади.

Рис.3.2. Поверхностная плотность заряда

(3.3)

(3.4)

,

если

Слайд 5


3. Объемная плотность заряда ρ – это физическая величина, численно равная

3. Объемная плотность заряда ρ – это физическая величина, численно равная заряду,
заряду, заключенному в единице объема

Рис.3.3. Объемная плотность заряда

(3.5)

(3.6)

,

если

Слайд 6

— стационарное поле


поток через замкнутую поверхность

К оглавлению

где

— единичная

— стационарное поле поток через замкнутую поверхность К оглавлению где — единичная
нормаль к поверхности S.

Рис.3.4.

(3.7)

(3.8)

(3.9)

-

Слайд 7

3.2. Теорема Остроградского-Гаусса

Пусть имеется уединенный точечный заряд. Рассчитаем поток вектора этого

3.2. Теорема Остроградского-Гаусса Пусть имеется уединенный точечный заряд. Рассчитаем поток вектора этого
заряда через замкнутую поверхность, окружающую этот заряд.

Сфера.

Рис.3.5.Сфера

(3.10)

Слайд 8


.


Поток вектора напряженности равен величине заряда, деленной на

Окружим заряд

. Поток вектора напряженности равен величине заряда, деленной на Окружим заряд замкнутой
замкнутой поверхностью произвольной формы. Возможно два случая: выпуклая поверхность и поверхность с “морщинами”.

Рис.3.6.Выпуклая поверхность

В случае с выпуклой поверхностью результат такой же, как и для сферической, а во втором случае можно показать, что суммарный поток, создаваемый при пересечении линиями напряженности “морщин”, будет равен 0, т.к. при расчете скалярного произведения косинус угла между векторами

один раз будет

положительным, а в другой – отрицательным (знаки косинусов указаны на рис. 3.7).

Рис.3.7. Поверхность с “морщинами”.

Слайд 9

Поэтому можно сказать, что поток вектора напряженности поля точечного заряда через произвольно

Поэтому можно сказать, что поток вектора напряженности поля точечного заряда через произвольно
замкнутую поверхность, окружающую этот заряд, равен величине этого заряда, деленной на

Пусть имеется система k точечных уединенных зарядов

Воспользуемся принципом суперпозиции.

(3.11)

Слайд 10

.

В случаях, если имеется непрерывное распределение зарядов в некоторых телах, необходимо от

. В случаях, если имеется непрерывное распределение зарядов в некоторых телах, необходимо
операции суммирования перейти к операции интегрирования. Тогда получим:

заряженная линия

заряженная плоскость

Заряженное тело

К оглавлению

Поток вектора напряженности системы k точечных неподвижных зарядов в вакууме равен алгебраической сумме этих зарядов деленной на

(3.12.)

Теорема Остроградского-Гаусса в интегральной форме

(3.13)

Слайд 11

3.3. Применение теоремы Остроградского – Гаусса
3.3.1. Поле заряженной плоскости

1. Линии напряженности

3.3. Применение теоремы Остроградского – Гаусса 3.3.1. Поле заряженной плоскости 1. Линии
перпендикулярны плоскости.
2. Их густота одинакова

в каждой точке одинаково.

Так как плоскость бесконечна, то исходя из соображений симметрии значение модуля

Рис.3.8. Поле заряженной плоскости

Слайд 12

т.к. проекция вектора на нормаль к боковой поверхности равна нулю, то

К оглавлению

(3.14)

т.к. проекция вектора на нормаль к боковой поверхности равна нулю, то К оглавлению (3.14)

Слайд 13

3.3.2. Поле разноименных плоскостей

Применим принцип суперпозиции:

К оглавлению

Рис.3.9. Поле разноименных плоскостей

Рис.3.10.

(3.15)

3.3.2. Поле разноименных плоскостей Применим принцип суперпозиции: К оглавлению Рис.3.9. Поле разноименных плоскостей Рис.3.10. (3.15)

Слайд 14

3.3.3. Поле заряженной нити.

К оглавлению

Рис.3.11. Поле заряженной нити

(3.16)

3.3.3. Поле заряженной нити. К оглавлению Рис.3.11. Поле заряженной нити (3.16)

Слайд 15

3.3.4. Поле заряженной сферы.

Поле внутри сферы.

Рис.3.12. Поле внутри сферы.

(3.17)

3.3.4. Поле заряженной сферы. Поле внутри сферы. Рис.3.12. Поле внутри сферы. (3.17)

Слайд 16

Поле вне сферы

Т. к.

, то

Если

К оглавлению

Рис.3.13. Поле вне сферы

(3.18)

(3.19)

(3.20)

Поле вне сферы Т. к. , то Если К оглавлению Рис.3.13. Поле

Слайд 17

3.3.5. Поле заряженного шара
Поле внутри шара.

Рис.3.14. Поле внутри шара.

(3.21)

3.3.5. Поле заряженного шара Поле внутри шара. Рис.3.14. Поле внутри шара. (3.21)

Слайд 18

Поле вне шара.

- обратно квадратичная зависимость.

К оглавлению

Рис.3.15. Поле вне шара

(3.22)

Поле вне шара. - обратно квадратичная зависимость. К оглавлению Рис.3.15. Поле вне шара (3.22)

Слайд 19

3.4. Аналогия и различия между электростатическим и гравитационным полями

Аналогично выглядит график зависимости

3.4. Аналогия и различия между электростатическим и гравитационным полями Аналогично выглядит график
ускорения свободного падения от расстояния(рис.3.18).

Рис.3.16.

Рис.3.17.

Рис.3.18.

На рисунке 3.16 изображен график зависимости напряженности электростатического поля от расстояния.

Имя файла: Теорема-Остроградского-Гаусса-дискретного-и-непрерывного-распределения-зарядов.pptx
Количество просмотров: 250
Количество скачиваний: 0