Тема 3.2. Проводники в электрическом поле
description
Transcript of Тема 3.2. Проводники в электрическом поле
![Page 1: Тема 3.2. Проводники в электрическом поле](https://reader037.fdocument.pub/reader037/viewer/2022103006/56813f7c550346895daa6c01/html5/thumbnails/1.jpg)
Тема 3.2. Проводники в электрическом поле
3.2.1. Проводник в электрическом поле.
Электростатическая индукция
![Page 2: Тема 3.2. Проводники в электрическом поле](https://reader037.fdocument.pub/reader037/viewer/2022103006/56813f7c550346895daa6c01/html5/thumbnails/2.jpg)
Электростатическая индукция
Е = 0
2
1
r
r
rdE
Δφ = 0
φ = const
Е
В проводнике:
+
+
+
+
+
внешнее поле
![Page 3: Тема 3.2. Проводники в электрическом поле](https://reader037.fdocument.pub/reader037/viewer/2022103006/56813f7c550346895daa6c01/html5/thumbnails/3.jpg)
![Page 4: Тема 3.2. Проводники в электрическом поле](https://reader037.fdocument.pub/reader037/viewer/2022103006/56813f7c550346895daa6c01/html5/thumbnails/4.jpg)
![Page 5: Тема 3.2. Проводники в электрическом поле](https://reader037.fdocument.pub/reader037/viewer/2022103006/56813f7c550346895daa6c01/html5/thumbnails/5.jpg)
3.2.2. Электрическое поле заряженного
проводника
Тема 3.2. Проводники в электрическом поле
![Page 6: Тема 3.2. Проводники в электрическом поле](https://reader037.fdocument.pub/reader037/viewer/2022103006/56813f7c550346895daa6c01/html5/thumbnails/6.jpg)
E = 0;
E = 0
φ = const
q
q
Внутри проводника:
;2
1
r
r
rdE
![Page 7: Тема 3.2. Проводники в электрическом поле](https://reader037.fdocument.pub/reader037/viewer/2022103006/56813f7c550346895daa6c01/html5/thumbnails/7.jpg)
![Page 8: Тема 3.2. Проводники в электрическом поле](https://reader037.fdocument.pub/reader037/viewer/2022103006/56813f7c550346895daa6c01/html5/thumbnails/8.jpg)
![Page 9: Тема 3.2. Проводники в электрическом поле](https://reader037.fdocument.pub/reader037/viewer/2022103006/56813f7c550346895daa6c01/html5/thumbnails/9.jpg)
Напряженность поля у поверхности заряженного проводника
0q
SdES
;Т
S
SESdE
0
E
Е
σ
Е = 0
SТ
S
0
EВ присутствии диэлектрической среды:
ε
ТSq
- в вакууме
бокбок SS
dSESdE 02/cosЕ
dS
![Page 10: Тема 3.2. Проводники в электрическом поле](https://reader037.fdocument.pub/reader037/viewer/2022103006/56813f7c550346895daa6c01/html5/thumbnails/10.jpg)
Распределение заряда на проводящем теле с неоднородной кривизной поверхности
Emax
Emin
При E ≥ Eпорог - пробой окружающей среды
![Page 11: Тема 3.2. Проводники в электрическом поле](https://reader037.fdocument.pub/reader037/viewer/2022103006/56813f7c550346895daa6c01/html5/thumbnails/11.jpg)
![Page 12: Тема 3.2. Проводники в электрическом поле](https://reader037.fdocument.pub/reader037/viewer/2022103006/56813f7c550346895daa6c01/html5/thumbnails/12.jpg)
![Page 13: Тема 3.2. Проводники в электрическом поле](https://reader037.fdocument.pub/reader037/viewer/2022103006/56813f7c550346895daa6c01/html5/thumbnails/13.jpg)
![Page 14: Тема 3.2. Проводники в электрическом поле](https://reader037.fdocument.pub/reader037/viewer/2022103006/56813f7c550346895daa6c01/html5/thumbnails/14.jpg)
![Page 15: Тема 3.2. Проводники в электрическом поле](https://reader037.fdocument.pub/reader037/viewer/2022103006/56813f7c550346895daa6c01/html5/thumbnails/15.jpg)
![Page 16: Тема 3.2. Проводники в электрическом поле](https://reader037.fdocument.pub/reader037/viewer/2022103006/56813f7c550346895daa6c01/html5/thumbnails/16.jpg)
3.2.3. Электроемкость проводника. Емкость шара
Тема 3.2. Проводники в электрическом поле
![Page 17: Тема 3.2. Проводники в электрическом поле](https://reader037.fdocument.pub/reader037/viewer/2022103006/56813f7c550346895daa6c01/html5/thumbnails/17.jpg)
q
qq = o
φ = oφ
q φ
q = C φ
С - электроемкость
[C] = Кл / В ≡ Ф (фарада)
Электроемкость уединенного проводника
![Page 18: Тема 3.2. Проводники в электрическом поле](https://reader037.fdocument.pub/reader037/viewer/2022103006/56813f7c550346895daa6c01/html5/thumbnails/18.jpg)
Электроемкость проводящего шара
S R
dqk
dS
Rφ
σdq=σdS
04
1
k
q = C φ
q = 4πε0R φ
Cшар= 4πε0R
q
R
qk
![Page 19: Тема 3.2. Проводники в электрическом поле](https://reader037.fdocument.pub/reader037/viewer/2022103006/56813f7c550346895daa6c01/html5/thumbnails/19.jpg)
3.2.4. Конденсаторы. Поле внутри плоского конденсатора.
Емкость плоского конденсатора
Тема 3.2. Проводники в электрическом поле
![Page 20: Тема 3.2. Проводники в электрическом поле](https://reader037.fdocument.pub/reader037/viewer/2022103006/56813f7c550346895daa6c01/html5/thumbnails/20.jpg)
q q qφ(1) φ(2) φ(3)
φ(1) > φ(2) φ(2) > φ(3)
-q
q = const; C1φ(1)= C2φ(2)= C3φ(3);
1 2 3
q
-q
φ1
φ2
C1 < C2 < C3
φ1- φ2 ≡ Δφ ≡ U q = CΔφ =CUq = C(φ1- φ2)
плоский конденсатор
Электрический конденсатор – устройство, способное накапливать и отдавать электрические заряды.
![Page 21: Тема 3.2. Проводники в электрическом поле](https://reader037.fdocument.pub/reader037/viewer/2022103006/56813f7c550346895daa6c01/html5/thumbnails/21.jpg)
Поле внутри плоского конденсатора (с бесконечными плоскими обкладками)
00 2 ЕЕЕ
Е+ Е+ Е+
Е- Е- Е-
Е = Е+ + Е-
Е = 0Е = 0 Е
Вне конденсатора: Е = 0
Внутри конденсатора: 02EE
0
(см.§3.1.6)
σ – поверхностная плотность заряда на обкладках,ε – диэлектрическая проницаемость
среды между обкладками
![Page 22: Тема 3.2. Проводники в электрическом поле](https://reader037.fdocument.pub/reader037/viewer/2022103006/56813f7c550346895daa6c01/html5/thumbnails/22.jpg)
Поле плоского конденсатора
![Page 23: Тема 3.2. Проводники в электрическом поле](https://reader037.fdocument.pub/reader037/viewer/2022103006/56813f7c550346895daa6c01/html5/thumbnails/23.jpg)
Емкость плоского конденсатора
;U
S
U
qC
d S Δφ ≡ U
+q
-qE
d
SC
0d
SC
0
0
E
d
UE
0
dU
Напряженность поля внутри:
С другой стороны:
![Page 24: Тема 3.2. Проводники в электрическом поле](https://reader037.fdocument.pub/reader037/viewer/2022103006/56813f7c550346895daa6c01/html5/thumbnails/24.jpg)
![Page 25: Тема 3.2. Проводники в электрическом поле](https://reader037.fdocument.pub/reader037/viewer/2022103006/56813f7c550346895daa6c01/html5/thumbnails/25.jpg)
3.2.5. Энергия системы зарядов. Энергия электрического поля
Тема 3.2. Проводники в электрическом поле
![Page 26: Тема 3.2. Проводники в электрическом поле](https://reader037.fdocument.pub/reader037/viewer/2022103006/56813f7c550346895daa6c01/html5/thumbnails/26.jpg)
Энергия взаимодействия двух зарядов
q1 q2
r12
12
2112 r
qqkW
221112 2
1 qqW
q1
q2
qi
Для системы из N зарядов
i
N
iiqW
12
1
N
ijj
iji1
11q 22q
N
ijj ij
j
r
qk
1
φ1 φ2
qj
rij
![Page 27: Тема 3.2. Проводники в электрическом поле](https://reader037.fdocument.pub/reader037/viewer/2022103006/56813f7c550346895daa6c01/html5/thumbnails/27.jpg)
Энергия заряженного проводника
q
;......21 iqq
ii
qW2
1 Cq
C
qW
2
2
φ
i
N
iiqW
12
1
2
2CW
![Page 28: Тема 3.2. Проводники в электрическом поле](https://reader037.fdocument.pub/reader037/viewer/2022103006/56813f7c550346895daa6c01/html5/thumbnails/28.jpg)
d S Δφ ≡ U
q
-q
Энергия в плоском конденсаторе
21 )(2
1
2
1 qqW
φ1
φ2
q2
1
C
qqUW
22
2
2
2CUW
d
SC
0
Энергия электрического поля
EdU 220
2
1dE
d
SW
V
E
2
20
V
Ww
2
20 E
w
- объемная плотность энергии
V q = CU