Учебное пособие: Физика

а) САМИ выбрать конкретную гауссову поверхность S, такую, чтобы интеграл по этой поверхности легко считался. Затем найти ;

б) посчитать сумму зарядов внутри выбранной нами S;

в) приравнять результат полученный в пункте а), к результату, полученному в пункте б), деленному на ε0.

Поле равномерно заряженной бесконечной плоскости

а) выбор гауссовой поверхности: куда может быть направлено - только по нормали к плоскости! Значит, S надо выбрать так, чтобы вектор был либо параллелен ей (Еn=0), либо перпендикулярен (Еn=E).

Этим условиям удовлетворяет, например, "гауссов ящик", изображенный на рисунке.

б) считаем Σqi внутри "гауссова ящика": очевидно,

;

в) приравниваем результат, полученный в пункте а), к результату пункта б), деленному на ε0:

.

Выражаем E: .

Поле равномерно заряженной бесконечной плоскости однородно.

Поле плоского конденсатора

По 3.6. .

Т.к. , то по 4.4.1 .

Поле однородно заряженного бесконечного цилиндра

- линейная плотность заряда.

Применяя теорему Гаусса, получим:

, при r > R.

Поле однородно заряженной сферы

Поле объемного заряженного шара

- объемная плотность заряда q- суммарный заряд шара

Работа электростатического поля

из (3.5).

Из (5.3.2), (5.3.3):

.

Работа электрического поля точечного заряда

Пусть Е создается точечным зарядом q, тогда из (3.7)

;

,

из (5.3.3):

.

Потенциал - энергетическая характеристика поля

Потенциал электростатического поля в точке r равен отношению потенциальной энергии пробного точечного заряда q', помещенного в данную точку, к величине этого заряда q'.

,

φ - не зависит от q'!

Единица потенциала - 1 вольт (1 В)

.

Разность потенциалов, связь с работой

φ1 - φ2 - разность потенциалов, .

Потенциал поля точечного заряда

Из (5.1)

.

Из (.6.2)

.

Значит, потенциал поля, создаваемого точечным зарядом q:

,

здесь мы полагаем, что на бесконечности потенциал φ равен нулю.

Потенциал поля системы точечных зарядов

В общем случае:

,

здесь qi - алгебраические величины.

Электрон-вольт - внесистемная единица работы

;

Проводник в электрическом поле

Проводник. Заряды в проводнике способны перемещаться по его объему под действием сколь угодно малой силы (свободные заряды).

Чаще всего эти заряды - электроны, у них:

Масса электрона очень мала, поэтому электроны перемещаются очень быстро.

Так, при Е = 1 В/м расстояние S = 1 м электрон пройдет в вакууме за

.

В проводнике, из-за столкновений с ионами, средняя дрейфовая скорость электронов порядка 1мм/с, но скорость распространения электрического поля с=3·108 м/с.

Условия равновесия зарядов на проводнике

Равновесие - .

Внутри проводника

 (объем проводника эквипотенциален)

На поверхности проводника на заряд может действовать сила, направленная по нормали к поверхности, т.е.

- на поверхности, сама поверхность (7), (.8) - эквипотенциальная.

Проводник во внешнем электрическом поле

Мысленный опыт:

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11