Электрическое поле: напряженность электрического поля, лини

Билет №19. Электрическое поле: напряженность электрического поля, лини
напряженности электрического поля, напряженность электрического поля
заряженной плоскости, сферы, шара, напряженность электрического поля между
разноименно заряженными пластинами.
Электрическое поле - особый вид материи, существующий вокруг заряженных тел и
проявляющий себя по взаимодействию с другими заряженными телами.
Свойства:
 Распространяется до бесконечности
 С расстоянием ослабевает
 Не обнаруживается органами чувств человека
Напряженность электрического поля (E) –
Силовая характеристика электрического поля;
Физическая величина, равная отношению силы, с которой электрическое поле действует
на точечный электрический заряд, к значению этого заряда.
Зависит от:
 Величины заряда, создающего поле
 Расстояния до заряда
 Среды, в которой находиться поле
, где q1 — заряд, на который действует сила
.
Линии напряженности электрического поля – силовые линии электрического поля,
касательные к которым совпадают с направлением вектора напряженности. Линии
направлены от «+» заряда к «-». По густоте линий можно
судить о силе электрического поля.
Определяя направление вектора
в различных точках
пространства, можно представить картину распределения
линий напряженности электрического поля. Для двух
одноименных зарядов эта картина имеет вид, показанный на
рисунке 131, для разноименных — на рисунке 132.
Напряженность электрического поля заряженной плоскости.
Важным примером системы зарядов является заряженная плоскость. В качестве
бесконечной плоскости мы можем рассматривать любую плоскую пластину, если расстояние
от точки, в которой ищется поле, до пластины много меньше размеров самой пластины.
Заряженная плоскость характеризуется величиной поверхностной плотности заряда (σ). Что
это такое? Возьмём небольшой участок плоскости площадью S. Пусть заряд этого участка
равен q. Тогда поверхностная плотность заряда определяется как отношение заряда к
𝒒
площади: σ =
𝑺
Иными словами, поверхностная плотность заряда — это заряд единицы площади. Вектор
напряжённости поля равномерно заряженной плоскости перпендикулярен плоскости; он
направлен от плоскости, если плоскость заряжена положительно, и к плоскости, если
плоскость заряжена отрицательно:
Самое удивительное заключается в том, что величина напряжённости поля не зависит от
расстояния до плоскости. Она равна:
Эта формула справедлива для вакуума. В
среде с диэлектрической проницаемостью ε поле, как обычно, уменьшается в ε раз:
Напряженность электрического поля равномерно заряженной сферической
поверхности.
Сферическая
поверхность
радиуса R с
общим
зарядом Q заряжена
равномерно.
Благодаря
равномерному
распределению заряда по поверхности поле, создаваемое им, обладает
сферической симметрией. Поэтому линии напряженности направлены
радиально. Построим мысленно сферу радиуса r, имеющую общий центр
с заряженной сферой. Если r > R, то внутрь поверхности попадает весь
заряд Q ,
создающий
рассматриваемое
поле,
и,
по
теореме
Гаусса,
, откуда:
Напряженность
пластинами.
электрического
.
поля
между
разноименно
заряженными
Конденсаторы. Простейшие способы разделения разноименных электрических зарядов
— электризация при соприкосновении, электростатическая индукция — позволяют получить
на поверхности тел лишь сравнительно небольшое число свободных электрических зарядов.
Для
накопления
значительных
количеств
разноименных
электрических
зарядов
применяются конденсаторы.
Конденсатор — это система из двух проводников (обкладок), разделенных слоем
диэлектрика, толщина которого мала по сравнению с размерами проводников. Так, например,
две плоские металлические пластины, расположенные параллельно и разделенные слоем
диэлектрика, образуют плоский конденсатор.
Если пластинам плоского конденсатора сообщить равные по модулю заряды
противоположного знака, то напряженность электрического поля между пластинами будет в
два раза больше, чем напряженность поля у одной пластины. Вне пластин напряженность
электрического поля равна нулю, так как равные заряды разного знака на двух пластинах создают
вне пластин электрические поля, напряженности
противоположны по направлению (рис. 145).
которых
равны
по
модулю,
но