Содержание
- 2. Существует и другой способ описания поля – с помощью потенциала. Однако для этого необходимо сначала доказать,
- 3. Рассмотрим поле, создаваемое неподвижным точечным зарядом q. В любой точке этого поля на пробный точечный заряд
- 4. где F(r) – модуль вектора силы , – единичный вектор, определяющий положение заряда q относительно q',
- 5. Для того, чтобы доказать, что электростатическое поле потенциально, нужно доказать, что силы электростатического поля консервативны. Из
- 6. Вычислим работу, которую совершает электростатическое поле, созданное зарядом q по перемещению заряда q' из точки 1
- 7. Полная работа при перемещении из точки 1 в точку 2 равна интегралу:
- 8. Работа электростатических сил не зависит от формы пути, а только лишь от координат начальной и конечной
- 9. Если в качестве пробного заряда, перенесенного из точки 1 заданного поля в точку 2, взять положительный
- 10. Тогда вся работа равна: Такой интеграл по замкнутому контуру называется циркуляцией вектора Из независимости линейного интеграла
- 11. Для доказательства теоремы разобьем произвольно замкнутый путь на две части: 1а2 и 2b1. Из сказанного выше
- 12. Теорема о циркуляции позволяет сделать ряд важных выводов, практически не прибегая к расчетам. Рассмотрим простой пример,
- 13. Работа и потенциальная энергия электростатическое поле потенциально. Следовательно, можно ввести функцию состояния, зависящую от координат –
- 14. Исходя из принципа суперпозиции сил , можно показать, что общая работа А будет равна сумме работ
- 15. Работу сил электростатического поля можно выразить через убыль потенциальной энергии – разность двух функций состояний: Это
- 16. Потенциал. Разность потенциалов Разные пробные заряды q',q'',… будут обладать в одной и той же точке поля
- 17. Подставив в выражение для потенциала значение потенциальной энергии , получим выражение для потенциала точечного заряда: Потенциал,
- 18. физический смысл имеет не потенциал, а разность потенциалов, поэтому договорились считать, что потенциал точки, удаленной в
- 19. Другое определение потенциала: т.е. потенциал численно равен работе, которую совершают силы поля над единичным положительным зарядом
- 20. Если поле создается системой зарядов, то, используя принцип суперпозиции, получаем: Тогда и для потенциала или т.е.
- 21. Выразим работу сил электростатического поля через разность потенциалов между начальной и конечной точками: Таким образом, работа
- 22. Формулу можно использовать для установления единиц потенциала: за единицу потенциала принимают потенциал в такой точке поля,
- 23. Производными единицами эВ являются МэВ, ГэВ и ТэВ: 1 МэВ = 106 эВ = 1,60⋅10−13 Дж,
- 24. Связь между напряженностью и потенциалом Изобразим перемещение заряда q` по произвольному пути l в электростатическом поле
- 25. С другой стороны, эта работа, равна убыли потенциальной энергии заряда, перемещенного на расстоянии dl: отсюда
- 26. Для ориентации dl (направление перемещения) в пространстве, надо знать проекции на оси координат: Определение градиента: сумма
- 27. Коротко связь между и φ записывается так: или так: где (набла) означает символический вектор, называемый оператором
- 28. Вектор напряженности электрического поля Е направлен против направления наискорейшего роста потенциала: n – единичный вектор нормали
- 29. Безвихревой характер электростатического поля Из условия следует одно важное соотношение, а именно, величина, векторного произведения для
- 30. Величина называется ротором или вихрем Мы получаем важнейшее уравнение электростатики: электростатическое поле – безвихревое.
- 31. Согласно теореме Стокса, присутствует следующая связь между контурным и поверхностным интегралами: где контур L ограничивающий поверхность
- 32. Силовые линии и эквипотенциальные поверхности Направление силовой линии (линии напряженности) в каждой точке совпадает с направлением
- 33. Воображаемая поверхность, все точки которой имеют одинаковый потенциал, называется эквипотенциальной поверхностью. Уравнение этой поверхности
- 34. Линии напряженности и эквипотенциальные поверхности взаимно перпендикулярны
- 35. Формула выражает связь потенциала с напряженностью и позволяет по известным значениям φ найти напряженность поля в
- 36. Интеграл можно брать по любой линии, соединяющие точку 1 и точку 2, ибо работа сил поля
- 37. Из обращения в нуль циркуляции вектора следует, что линии электростатического поля не могут быть замкнутыми: они
- 38. Там, где расстояние между эквипотенциальными поверхностями мало, напряженность поля наибольшая. Наибольшее электрическое поле в воздухе при
- 39. Расчет потенциалов простейших электростатических полей Рассмотрим несколько примеров вычисления разности потенциалов между точками поля, созданного некоторыми
- 40. Разность потенциалов между двумя бесконечными заряженными плоскостями
- 41. Мы показали, что напряженность связана с потенциалом отсюда где – напряженность электростатического поля между заряженными плоскостями
- 42. Чтобы получить выражение для потенциала между плоскостями, проинтегрируем выражение При x1 = 0 и x2 =
- 43. На рисунке изображена зависимость напряженности E и потенциала φ от расстояния между плоскостями.
- 44. Разность потенциалов между точками поля, образованного бесконечно длинной цилиндрической поверхностью С помощью теоремы Остроградского-Гаусса мы показали,
- 45. Тогда,т.к. отсюда следует, что разность потенциалов в произвольных точках 1 и 2 будет равна:
- 47. Разность потенциалов между обкладками цилиндрического конденсатора
- 48. Т.к. , то
- 49. Таким образом, внутри меньшего цилиндра имеем , Е = 0, φ = const; между обкладками потенциал
- 50. Разность потенциалов заряженной сферы (пустотелой) Напряженность поля сферы определяется формулой
- 51. А т.к. , то
- 53. Разность потенциалов внутри диэлектрического заряженного шара Имеем диэлектрический шар заряженный с объемной плотностью
- 54. Напряженность поля шара, вычисленная с помощью теоремы Остроградского-Гаусса:
- 55. Отсюда найдем разность потенциалов шара: или
- 56. Потенциал шара:
- 58. Скачать презентацию