Силовые линии плотность силовых линий поток вектора

Силовые линии. Плотность силовых линий. Поток вектора.

Векторное поле —поле с каждой точки которого задана векторная величина.

Силовая линия-кривая, касательная к которой в любой точке совпадает по направлению с вектором, являющимся элементом векторного поля в этой же точке. Применяются для визуализации векторных полей, которые сложно наглядно изобразить.

Правило построения линий напряженности заключается в том, что касательные к ним в каждой точке чертежа совпадают с направлением вектора напряженности поля в изображаемой точке. С помощью силовых линий можно дать количественную характеристику напряженности электрического поля. Для этого плотность силовых линий выбирается пропорционально модулю вектора напряженности.

Плотность силовых линий— определяется как число линий, пронизывающих единичную поверхность в направлении, перпендикулярном к этой поверхности.

Ф Силовые линии плотность силовых линий поток вектора

Ф=vs Ф= Силовые линии плотность силовых линий поток вектора

Ф=Vcosr Ф= Силовые линии плотность силовых линий поток вектораФ= Vs

Поток вектора— интеграл по поверхности от произведения самого вектора на площадь поверхности и на косинус угла между ними

Ф= Силовые линии плотность силовых линий поток вектора, Ф=ES, S=4πr 2 , E= Силовые линии плотность силовых линий поток вектора, E= Силовые линии плотность силовых линий поток вектора, q= Силовые линии плотность силовых линий поток вектора

9.Закон Гауса.

Закон Гауса- Поток вектора напряжённости электрического поля через любую произвольно выбранную замкнутую поверхность пропорционален заключённому внутри этой поверхности электрическому заряду.

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора

Поток прямо пропорционален заряду Силовые линии плотность силовых линий поток вектора=4п*10 -7 Гн/м

Закон Гаусса является следствием закона Кулона Ф=ES

Нужно воспользоваться теоремой Гаусса плюс законом симметрии.

Из симметрии-электрический вектор перпендикулярен

Ф=ES=EScosɑ все точки равноправные.

Дата добавления: 2015-01-30 ; просмотров: 22 | Нарушение авторских прав

Видео:Электрическое поле. Напряженность электрического поля. Силовые линии электрического поля. 10 класс.Скачать

Электрическое поле. Напряженность электрического поля. Силовые линии электрического поля. 10 класс.

Теорема Гаусса

Для полноценного описания электростатического поля заданной системы зарядов в вакууме достаточно экспериментально подтвержденного закона Кулона и принципа суперпозиции. Но при этом существует возможность свойства электростатического поля охарактеризовать в ином обобщенном виде, не опираясь на утверждения касательно кулоновского поля точечного заряда.

Видео:Силовые линии электрического поляСкачать

Силовые линии электрического поля

Поток вектора напряженности

Зададим новую физическую величину, описывающую электрическое поле – поток Φ вектора напряженности электрического поля. Предположим, что в пространстве, содержащем заданное электрическое поле, имеется некая достаточно малая площадка Δ S .

Элементарный поток вектора напряженности (через площадку S ) – это физическая величина, равная произведению модуля вектора E → , площади Δ S и косинуса угла α между вектором и нормалью к площадке:

Δ Φ = E Δ S cos α = E n Δ S.

В данной формуле E n является модулем нормальной составляющей поля E → .

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора

Рисунок 1 . 3 . 1 . Иллюстрация элементарного потока Δ Φ .

Теперь возьмем для рассмотрения некую произвольную замкнутую поверхность S . Разобьем заданную поверхность на площадки небольшого размера Δ S i , рассчитаем элементарные потоки Δ Φ i поля через эти малые площадки, после чего найдем их сумму, что в итоге даст нам поток Φ вектора через замкнутую поверхность S (рис. 1 . 3 . 2 ):

Φ = ∑ ∆ Φ i = ∑ E m ∆ S i

Когда речь идет о поверхности замкнутого типа, всегда используется внешняя нормаль.

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора

Рисунок 1 . 3 . 2 . Расчет потока Ф через произвольную замкнутую поверхность S .

Видео:Поток вектора напряженности электрического поля. Теорема Гаусса. 10 класс.Скачать

Поток вектора напряженности электрического поля. Теорема Гаусса. 10 класс.

Теорема Гаусса. Доказательство

Теорема или закон Гаусса для электростатического поля в вакууме является одним из основных электродинамических законов.

Поток вектора напряженности электростатического поля E → через произвольную замкнутую поверхность равен алгебраической сумме зарядов, расположенных внутри этой поверхности, деленной на электрическую постоянную ε 0 .

Уравнение Гаусса имеет вид:

Φ = 1 ε 0 ∑ q в н у т р

Докажем указанную теорию: для этого исследуем сферическую поверхность (или поверхность шара) S . В центре заданной поверхности расположен точечный заряд q . Любая точка сферы обладает электрическим полем, перпендикулярным поверхности сферы и равным по модулю:

E = E n = 1 4 π ε 0 · q R 2 ,

где R является радиусом сферы.

Поток Φ через поверхность шара запишется, как произведение E и площади сферы 4 π R 2 . Тогда: Φ = 1 ε 0 q .

Следующим нашим шагом будет окружение точечного заряда произвольной поверхностью S замкнутого типа; зададим также вспомогательную сферу R 0 (рис. 1 . 3 . 3 ).

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора

Рисунок 1 . 3 . 3 . Поток электрического поля точечного заряда через произвольную поверхность S , окружающую заряд.

Возьмем для рассмотрения конус с малым телесным углом Δ Ω при вершине. Рассматриваемый конус задаст на сфере малую площадку Δ S 0 , а на поверхности S – площадку Δ S . Элементарные потоки Δ Φ 0 и Δ Φ через эти площадки являются одинаковыми. В самом деле:

Δ Φ 0 = E 0 Δ S 0 , Δ Φ = E Δ S cos α = E Δ S ‘ ,

где выражением Δ S ‘ = Δ S cos α определяется площадка, которая задастся конусом с телесным углом Δ Ω на поверхности сферы радиуса n .

Поскольку ∆ S 0 ∆ S ‘ = R 0 2 r 2 , то ∆ Φ 0 = ∆ Φ . Из полученного следует вывод о том, что полный поток электрического поля точечного заряда через произвольную поверхность, охватывающую заряд, равен потоку Φ 0 через поверхность вспомогательной сферы:

Так же мы можем продемонстрировать, что, когда замкнутая поверхность S не охватывает точечный заряд q , поток Φ равен нулю. Этот случай проиллюстрирован на рис. 1 . 3 . 2 . Все силовые линии электрического поля точечного заряда пронизывают замкнутую поверхность S насквозь. Внутри поверхности S зарядов нет, т.е. в этой области не наблюдается обрыва или зарождения силовых линий.

Обобщение теоремы Гаусса на случай произвольного распределения зарядов является следствием из принципа суперпозиции. Поле любого распределения зарядов возможно записать в виде векторной суммы электрических полей точечных зарядов. Поток Φ системы зарядов через произвольную замкнутую поверхность S сложится из потоков Φ i электрических полей отдельных зарядов. Когда заряд q i расположен внутри поверхности S , он дает вклад в поток, равный q i ε 0 . В случае расположения заряда снаружи поверхности его вклад в поток есть нуль.

Так, мы доказали теорему Гаусса.

Теорема Гаусса, по сути, есть следствие закона Кулона и принципа суперпозиции. Однако, взяв за изначальную аксиому утверждения теоремы, следствием станет закон Кулона, в связи с чем теорему Гаусса порой называют альтернативной формулировкой закона Кулона.

Опираясь на теорему Гаусса, в определенных случаях легко определить напряженность электрического поля вокруг заряженного тела (при наличии заранее угаданных симметрии заданного распределения зарядов и общей структуры поля).

Видео:Силовые линии электрического поля | Физика 10 класс #46 | ИнфоурокСкачать

Силовые линии электрического поля | Физика 10 класс #46 | Инфоурок

Применение теоремы Гаусса

В качестве примера можно рассмотреть задачу, в которой необходимо вычислить поле тонкостенного полого однородно заряженного длинного цилиндра с радиусом R . Такая задача имеет осевую симметрию, и из соображений симметрии электрическое поле должно иметь направление по радиусу. Таким образом, чтобы иметь возможность применить теорему Гаусса, оптимально выбрать поверхность замкнутого типа S в виде соосного цилиндра некоторого радиуса r и длины l , закрытого с обоих торцов (рис. 1 . 3 . 4 ).

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора

Рисунок 1 . 3 . 4 . Иллюстрация поля однородно заряженного цилиндра. O O ‘ – ось симметрии.

Если r ≥ R , то весь поток вектора напряженности пройдет через боковую поверхность цилиндра, поскольку поток через оба основания есть нуль. Формула площади боковой поверхности цилиндра запишется как: 2 π r l . Применим закон Гаусса и получим:

Φ = E 2 π r l = τ l ε 0 .

В указанном выражении τ является зарядом длины цилиндра. Далее можно записать:

Данное выражение не имеет зависимости от радиуса R заряженного цилиндра, а значит оно применимо и к полю длинной однородно заряженной нити.

Чтобы найти напряженность поля внутри заряженного цилиндра, необходимо создать замкнутую поверхность для случая r R . В соответствии с симметрией задачи поток вектора напряженности через боковую поверхность цилиндра должен быть, и в этом случае он равен Φ = E 2 π r l . Исходя из гауссовской теоремы, этот поток находится в пропорции к заряду, расположенному внутри замкнутой поверхности. Заряд этот равен нулю, откуда вытекает, что электрическое поле внутри однородно заряженного длинного полого цилиндра тоже есть нуль.

Точно так же теорема и формула Гаусса применимы для определения электрического поля в иных случаях, когда распределение зарядов охарактеризовано какой-либо симметрией, к примеру, симметрией относительно центра, плоскости или оси. Во всех этих случаях необходимо выбирать замкнутую гауссову поверхность подходящей формы.

К примеру, в случае центральной симметрии поверхность оптимально выбрать в виде сферы, у которой центр расположен в точке симметрии. Когда мы имеем симметрию относительно оси, подходящим видом замкнутой поверхности будет соосный цилиндр, закрытый с обоих торцов (аналогично рассмотренному выше примеру).

При отсутствии симметрии и невозможности угадать общую структуру поля, теорема Гаусса не сможет быть применена для упрощения решения задачи по определению напряженности поля.

Разберем еще пример распределения зарядов при наличии симметрии: нахождение поля равномерно заряженной плоскости (рис. 1 . 3 . 5 ).

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора

Рисунок 1 . 3 . 5 . Поле равномерно заряженной плоскости. σ – поверхностная плотность заряда. S – замкнутая гауссова поверхность.

Здесь гауссову поверхность S оптимально задать как цилиндр некой длины, замкнутый с обоих концов. Ось цилиндра является перпендикуляром к заряженной плоскости; в свою очередь, торцы цилиндра находятся на одинаковом расстоянии от нее. В соответствии с симметрией поле равномерно заряженной плоскости должно везде иметь направление по нормали. Применим теорему Гаусса и получим:

2 E ∆ S = σ ∆ S ε 0 или E = σ 2 ε 0 .

Здесь σ является поверхностной плотностью заряда или зарядом, приходящимся на единицу площади.

Выражение, которое мы получили для электрического поля однородно заряженной плоскости, возможно использовать и для плоских заряженных площадок конечного размера: здесь расстояние от точки, в которой мы определяем напряженность поля, до заряженной площадки должно быть значимо меньше размеров площадки.

Видео:НАПРЯЖЕННОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ суперпозиция полейСкачать

НАПРЯЖЕННОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ суперпозиция полей

Электричество и магнетизм

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора

ЭЛЕКТРИЧЕСТВО и МАГНЕТИЗМ

Электромагнитные взаимодействия в природе

Тип фундаментального взаимодействия

Относительная константа взаимодействия

Эффективный радиус взаимодействия

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора

Электрический заряд и его свойства

Свойства электрических зарядов:

1. Наличие двух типов зарядов

2. Квантование (дискретность) заряда

3. Закон сохранения заряда

4. Инвариантность заряда

Глава 1. Электростатическое поле в вакууме

Формулировка: два заряженных тела взаимодействуют с силой, пропорциональной зарядам этих тел и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними.

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора

Замечания к приведенной формулировке закона:

o Выполняется только для точечных зарядов

o Коэффициент пропорциональности: Силовые линии плотность силовых линий поток вектора

o Направление и точка приложения силы

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора

Точечный заряд – модель заряженного тела, размерами которого можно пренебречь по сравнению с расстоянием, на котором оно рассматривается.

2. Электрическое поле

Каждый заряд является источником электрического поля.

Обнаружить поле – внести заряд и обнаружить действие на него.

3. Малый по величине

3. Напряженность электрического поля

Напряженность – сила, которая действует на единичный положительный заряд со стороны электрического поля

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора

Заряд Силовые линии плотность силовых линий поток векторане создает поле, а только служит для его изучения.

Напряженность – однозначная силовая характеристика поля.

Напряженность поля, создаваемого точечным зарядом q, на расстоянии r:

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора.

Единицы измерения: [Е] =В/м.

4. Принцип суперпозиции

Принцип суперпозиции: электрическое поле системы источников определяется как суперпозиция полей, создаваемых отдельными источниками, причем поле любого источника не зависит от наличия других источников.

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора.

Любое поле может быть представлено как суперпозиция других полей.

Объемная плотность заряда:

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора.

Поверхностную плотность заряда

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора,

Линейная плотность зарядов:

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора

Напряженность поля, создаваемого произвольной системой зарядов: Силовые линии плотность силовых линий поток вектора

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора

5. Линии вектора напряженности

Силовые линии (линии напряженности электрического поля) – линии, касательная к которым в каждой точке совпадает с направлением напряженности электрического поля.

Силовые линии обладают следующими характеристиками:

Принято, что силовые линии выходят из положительных зарядов и сходятся на отрицательных зарядах.

3. Плотность силовых линий – число силовых линий, проходящих через площадку, перпендикулярную силовым линиям – равна модулю напряженности.

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора

6. Поток вектора напряженности

Потоком вектора напряженности через некоторую поверхность S называется скалярная физическая величина, численно равная:

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора

Иногда вводят вектор: Силовые линии плотность силовых линий поток вектора

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора

7. Теорема Остроградского-Гаусса

Формулировка: Поток вектора напряженности электростатического поля через любую замкнутую поверхность равен алгебраической сумме зарядов, заключенных внутри этой поверхности, деленной на Силовые линии плотность силовых линий поток вектора.

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора

8. Дифференциальная форма теоремы Остроградского-Гаусса

Устанавливает связь между объемной плотностью заряда Силовые линии плотность силовых линий поток вектораи изменениями напряженности Силовые линии плотность силовых линий поток векторав окрестности данной точки пространства.

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора

Оператор набла (оператор Гамильтона):

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора

Математическая формулировка дифференциальной формы теоремы Остроградского-Гаусса:

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора

Источниками электрического поля являются только электрические заряды.

Дивергенция является мерой возникновения и исчезновения силовых линий.

9. Работа сил электростатического поля по перемещению заряда

В поле точечного заряда q рассмотрим точечный заряд q и определим работу по перемещению заряда q из точки 1 в точку 2:

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора

Работа сил электростатического поля не зависит от траектории, а определяется только начальным и конечным положением перемещаемого заряда.

Поле, работа сил которого не зависит от траектории, называется потенциальным. Таким образом, все электростатические поля являются потенциальными.

Теорема о циркуляции вектора напряженности электростатического поля: циркуляция вектора напряженности электростатического поля по любому замкнутому контуру равна нулю.

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора.

10. Потенциал электростатического поля

Потенциалом точки электростатического поля называется скалярная физическая величина, численно равная работе сил поля по перемещению единичного, положительного заряда из этой в бесконечно удаленную точку:

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора

Работа по перемещению заряда Силовые линии плотность силовых линий поток вектораиз одной точки поля в другую:

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора

Потенциал поля точечного заряда:

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора

Для потенциала выполняется принцип суперпозиции: потенциал точки поля, создаваемого системой зарядов, определяется суммой потенциалов полей, создаваемых каждым зарядом в отдельности, причем потенциал поля любого источника не зависит от потенциалов полей других источников:

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора

Поверхность, которая описывается уравнением

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора

Свойства эквипотенциальных поверхностей:

1. Для того чтобы поверхность была эквипотенциальной необходимо и достаточно, чтобы работа по перемещению положительного пробного заряда для любых двух точек поверхности была равна нулю.

2. Эквипотенциальные поверхности перпендикулярны силовым линиям в точках пересечения.

Следствие Эквипотенциальные поверхности одного и того же поля пересекаться не могут.

3. Поверхность заряженного проводника с установившимся распределением заряда является эквипотенциальной.

11. Связь вектора напряженности и потенциала электрического поля

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора

Вектор напряженности всегда направлен в сторону максимального убывания потенциала.

12. Поле электрического диполя

Классический электрический диполь – совокупность двух точечных зарядов, одинаковых по величине, но противоположных по знаку, разнесенных на расстояние, которое мало по сравнению с расстояниями, на которых рассматривается диполь.

Плечом диполя Силовые линии плотность силовых линий поток вектораназывается вектор, проведенный от отрицательного заряда к положительному.

Дипольным моментом Силовые линии плотность силовых линий поток вектораназывается вектор равный произведению модуля заряда на плечо диполя:

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора.

Потенциал любой точки поля, создаваемого диполем:

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора

Потенциал поля диполя в данной точке полностью определяется его дипольным моментом.

13. Диполь в электрическом поле

Однородное электрическое поле

На диполь, помещенный в однородное электростатическое поле, действует пара сил, которая приводит к появлению вращающего момента:

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора

Положение, при котором диполь параллелен линиям напряженности – устойчивое, и свободный диполь в однородном электрическом поле будет располагаться вдоль линий напряженности.

Неоднородное электрическое поле

Под действием пары сил диполь будет поворачиваться, а его центр будет перемещаться в область более сильного поля.

Глава 2 Электростатическое поле

при наличии проводников и диэлектриков

14. Электрическое поле заряженного проводника произвольной формы

Проводник – это модель вещества, которую можно представить в виде некоторой ограниченной области пространства, в которой заряженное тело будет двигаться под действием любой бесконечно малой электрической силы.

Отличительным свойством проводника является наличие свободных носителей заряда (при этом сам проводник электронейтрален).

Заряженный проводник можно рассматривать как некий эквипотенциальный объем.

Напряженность электрического поля внутри проводника равна 0.

Напряженность вблизи поверхности проводника:

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора.

Плотность зарядов на поверхности заряженного проводника больше там, где меньше радиус кривизны поверхности проводника, и для любого проводника верно:

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора.

15. Электростатическая индукция

Явление перераспределения свободных зарядов в проводнике во внешнем поле называется электростатической индукцией.

Заряды, которые появляются на поверхности проводника во внешнем электрическом поле, называются индукционными.

16. Электрическая емкость проводника и системы проводников

Коэффициент пропорциональности, который определяет отношение заряда к потенциалу проводника, называется электрической емкостью (электроемкостью) уединенного проводника:

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора

Электрическая емкость уединенного проводящего шара радиусом R:

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора.

Емкость — однозначная «геометрическая» характеристика проводника.

Емкость системы двух или нескольких проводников называется взаимной емкостью.

Взаимной емкостью двух проводников называется величина, численно равная заряду, который нужно перенести с одного проводника на другой, чтобы разность потенциалов между ними изменилась на 1 В:

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора.

Система из двух проводников будет обладать максимальной емкостью, если один из них заряжен положительно, а другой отрицательно. Такую систему называют конденсатором.

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора.

По форме проводников, образующих конденсатор, их называют:

Электроемкость плоского воздушного конденсатора:

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора

Параллельное и последовательное соединения конденсаторов:

При последовательном соединении конденсаторы включаются в цепь друг за другом и соединяются разноименно заряженные обкладки:

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора;

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора.

При параллельном подключении конденсаторов соединяются между собой одноименно заряженные обкладки:

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора.

17. Классификация диэлектриков

Диэлектрик – модель вещества, в котором не происходит перемещения зарядов под действием постоянного электрического поля. В рамках модели в диэлектрике нет свободных, несвязанных зарядов, которые могут перемещаться под действием бесконечно малой силы. Заряды в диэлектрике перемещаются только в пределах атомов и молекул.

1. Неполярные диэлектрики – такие диэлектрики, атомы и молекулы которых в исходном состоянии, не обладают дипольным моментом,

2. Полярные диэлектрики – это вещества, атомы и молекулы которых в исходном состоянии, обладают дипольным моментом, т. е. являются полярными.

3. Ионные кристаллы – такие кристаллы, которые можно рассматривать как систему двух подрешеток из положительных и отрицательных ионов.

4. Диэлектриков со специфическими свойствами: пьезоэлектрики, пироэлектрики и сегнетоэлектрики.

18. Качественные механизмы поляризации диэлектриков

Поляризацией диэлектрика называется явление ориентации или появления диполей под действием электрического поля.

В случае полярных диэлектриков наблюдается ориентационная поляризация.

В случае неполярных диэлектриков у молекул под действием внешнего электрического поля появляется индуцированный дипольный момент.

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора

19. Вектор поляризованности и связанные заряды

Вектором поляризованности (его еще называют вектором поляризации) называется дипольный момент единичного объема:

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора

Заряды, появляющиеся на поверхности диэлектрика во внешнем электрическом поле, называются связанными.

Для любой точки диэлектрика верно равенство:

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора.

В неоднородных диэлектриках или в неоднородных полях могут возникать связанные заряды и внутри объема диэлектрика:

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора.

20. Описание электростатического поля в диэлектриках

20.1 Диэлектрическая восприимчивость,

диэлектрическая проницаемость, вектор смещения

Рассмотрим однородный диэлектрик, помещенный в однородное электростатическое поле перпендикулярно линиям напряженности этого поля.

Тогда поле внутри диэлектрика определяется суперпозицией двух полей – внешнего поля и поля, создаваемого связанными зарядами:

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора.

Если внешнее поле гораздо меньше внутриатомных полей, то, как показывает опыт, зависимость Силовые линии плотность силовых линий поток векторалинейная:

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора,

где Силовые линии плотность силовых линий поток векторадиэлектрическая восприимчивость.

Диэлектрическая проницаемость – число, показывающее во сколько раз напряженность поля в вакууме больше напряженности поля в диэлектрике:

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора.

Поле внутри диэлектрика ослабляется, следовательно, меняется плотность (густота) силовых линий, значит на поверхности диэлектрика силовые линии терпят разрыв.

Вводят новую векторную физическую величину, линии которой диэлектрик разрывать не будет – вектор электрического смещения:

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора.

20.2 Теорема Остроградского-Гаусса для диэлектриков

Теорема Остроградского-Гаусса для вектора смещения в интегральной форме:

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора

В дифференциальной форме теорема будет выглядеть следующим образом:

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора.

20.3 Граничные условия в диэлектриках

Рассмотрим границу раздела двух однородных изотропных диэлектриков, находящихся в однородном электрическом поле. Пусть на границе раздела нет сторонних зарядов, нормаль направлена от первого диэлектрика ко второму, а вектор напряженности составляет с нормалью в первом диэлектрике некоторый угол Силовые линии плотность силовых линий поток вектора, а во втором – другой угол Силовые линии плотность силовых линий поток вектора. Диэлектрическая проницаемость первого диэлектрика Силовые линии плотность силовых линий поток вектора, а второго диэлектрика – Силовые линии плотность силовых линий поток вектора.

Точечное граничное условие для тангенциальных составляющих напряженности:

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора.

Граничное условие для вектора смещения записывается в виде:

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора.

Граничное условие для нормальных составляющих:

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора.

Изменение направления векторов напряженности и смещения описывается следующим условием:

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора.

Основные свойства сегнетоэлектриков:

1. Диэлектрическая проницаемость ε >> 1 (следовательно и диэлектрическая восприимчивость Силовые линии плотность силовых линий поток вектора>> 1).

2. Диэлектрическая проницаемость является нелинейной функцией напряженности электрического поля: Силовые линии плотность силовых линий поток вектора.

3. Свойство памяти

4. Диэлектрическая проницаемость и диэлектрическая восприимчивость являются функциями температуры: Силовые линии плотность силовых линий поток вектораи Силовые линии плотность силовых линий поток вектора.

Свойства сегнетоэлектриков связаны с существованием доменов – макроскопических областей (

мм) спонтанной поляризации.

Глава 3 Энергетика электростатических процессов

24. Энергия взаимодействия системы неподвижных зарядов

(потенциальная энергия системы зарядов)

1. Система из двух неподвижных точечных зарядов

Энергию взаимодействия пары точечных зарядов можно представить в виде суммы двух равнозначных слагаемых:

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора.

2. Система из трех точечных зарядов

Энергия системы, состоящей из трех зафиксированных зарядов, может быть представлена в следующем виде:

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора.

3. Система из произвольного числа точечных зарядов

По индукции распространим полученное решение на систему n фиксированных зарядов:

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора

Выражение для потенциальной энергии системы зарядов может быть записано в более простом виде:

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора.

25. Энергия системы непрерывно распределенных зарядов:

Полная энергия системы зарядов:

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора.

Энергия заряженного проводника:

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора.

26. Энергия электростатического поля

Энергия электростатического поля:

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора,

Объемная плотность энергии:

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора.

Глава 4 Стационарный электрический ток

27. Сила тока и плотность тока

Электрический ток – направленный перенос заряда. В общем случае этот перенос не связан с движением зарядов.

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора.

За направление тока условно принято направление движения положительных зарядов.

Линия тока – траектория, вдоль которой дрейфуют, т. е. движутся упорядочено, свободные заряды.

Геометрическое место точек, ограниченное линиями тока, называется трубкой тока.

Плотность тока – векторная физическая величина, модуль которой определяется силой тока, протекающей через единичную площадку, перпендикулярную скорости направленного движения зарядов:

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора.

Направление вектора плотности тока, которое совпадает с направлением скорости дрейфа положительных носителей заряда:

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора.

28. Уравнение непрерывности

Уравнение непрерывности в интегральной форме:

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора

Уравнение непрерывности в дифференциальной форме:

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора.

Для постоянного тока линии тока являются непрерывными и замкнутыми.

Условия стационарности тока в интегральной и дифференциальной формах:

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора,

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора.

29. Законы постоянного тока

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора.

Если проводник круглого сечения (цилиндр):

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора.

Для металлов Силовые линии плотность силовых линий поток вектора, для полупроводников Силовые линии плотность силовых линий поток вектора, для диэлектриков Силовые линии плотность силовых линий поток вектора.

Закон Ома в дифференциальной форме:

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора.

2. Закон Джоуля-Ленца:

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора

Закон Джоуля-Ленца в дифференциальной форме:

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора

30. Условия существования стационарного тока. Электродвижущая сила

Условия существования стационарного тока:

1. Наличие свободных носителей заряда

2. Создание замкнутой цепи

3. Наличие ненулевой ЭДС

работа сторонних сил по перемещению единичного пробного заряда по замкнутому контуру – циркуляция вектора напряженности сторонних сил по замкнутому контуру

Силовые линии плотность силовых линий поток вектора.

📽️ Видео

Урок 222. Поток вектора напряженности электрического поляСкачать

Урок 222. Поток вектора напряженности электрического поля

Физика. 10 класс. Поток вектора напряженности электрического поля. Теорема Гаусса /18.01.2021/Скачать

Физика. 10 класс. Поток вектора напряженности электрического поля. Теорема Гаусса /18.01.2021/

Силовые линии и эквипотенциальные поверхностиСкачать

Силовые линии и эквипотенциальные поверхности

Урок 225. Задачи на поток вектора напряженности электрического поляСкачать

Урок 225. Задачи на поток вектора напряженности электрического поля

Урок 218. Напряженность электрического поляСкачать

Урок 218. Напряженность электрического поля

42. Теорема Гаусса. Расчет электростатических полейСкачать

42. Теорема Гаусса. Расчет электростатических полей

Урок 147 (осн). Сила тока. Единицы силы тока. АмперметрыСкачать

Урок 147 (осн). Сила тока. Единицы силы тока. Амперметры

Урок 137 (осн). Электрическое поле. Делимость электрического заряда. Опыт Милликена-ИоффеСкачать

Урок 137 (осн). Электрическое поле. Делимость электрического заряда. Опыт Милликена-Иоффе

Электростатика | поток напряженности электрического поляСкачать

Электростатика | поток напряженности электрического поля

Поток вектора напряженности электрического поля. Теорема Гаусса. Практическая часть. 10 класс.Скачать

Поток вектора напряженности электрического поля. Теорема Гаусса. Практическая часть. 10 класс.

Работа сил электрического поля. 10 класс.Скачать

Работа сил электрического поля. 10 класс.

Силовые линии электрического поля/Force lines of the electric fieldСкачать

Силовые линии электрического поля/Force lines of the electric field

45. Электрическое смещениеСкачать

45. Электрическое смещение

2. Электрическое поле. Линии напряженности, эквипотенциальные поверхности. (русс яз)Скачать

2. Электрическое поле. Линии напряженности, эквипотенциальные поверхности. (русс яз)

Билет №02 "Теорема Гаусса"Скачать

Билет №02 "Теорема Гаусса"
Поделиться или сохранить к себе:
Читайте также:

  1. OТРЫВ ПОГРАНИЧНОГО СЛОЯ ПРИ ОБТЕКАНИИ ТВЕРДЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ГАЗОДИНАМИЧЕСКИМ ПОТОКОМ
  2. А-излучение — это поток тяжелых положительно заряженных
  3. Анализ кредитоспособности на основе изучения денежных потоков
  4. Бифуркация (лат. bis-дважды, furca- виды) -разделение, раздвоение, разветвление чего-либо на два потока, на два направления. Не на три, на четыре, . а именно на два!!
  5. В) низкая относительная плотность, бактериурия
  6. Векторный характер силового поля. Потенциальные силовые поля.
  7. Векторы. Координаты вектора. Скалярное произведение векторов.
  8. Вопрос 1. Электромагнитная индукция, примеры этого явления. Магнитный поток. Закон электромагнитной индукции. Правило Ленца.
  9. Вопрос 11 Как классиФицируются эколог. Факторы ,регулирующие плотность популяции
  10. Вопрос 42. Потоки и направления миграции