• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Електростатика.

Точковим називають заряд лінійні розміри малі в порівнянні із відстанню до точки спостереження.

Точкою спостереження називають точку в якій розраховується або експериментально досліджується поле точкового заряду.

Навколо кожного заряду електричне поле завдяки якому заряди взаємодіють між собою.

Заряди поділяються на позитивні та негативні. Взаємодія зарядів описується законом Кулона.

(1)

, де – величини зарядів, – в системі SI – вимірюють в Кулонах (Кл).

r – відстань між зарядами,

– електрична стала, що дорівнює ,

– відносна діелектрична проникність середовища,

= 1,

– одиничний вектор який направлений від ;

Як видно із (1), якщо > 0 (заряди позитивні), або < 0 (заряди негативні).

Заряди будуть відштовхуватись. Якщо заряди різнойменні, вони будуть притягуватись.

2. Напруженість електричного поля.

Напруженість є векторною характеристикою поля, вона рівна границі відношення сили яка діє на позитивний точковий заряд внесений в поле до величини пробного заряду при спрямуванні останнього до нуля.

(1)

Пробний заряд вибирають настільки малим, щоб він не спотворював поле, яке досліджується.

;

Знайдемо напруженість поля точкового заряду величиною q:

По визначенню

Навпаки, якщо в даній точці відома напруженість, то легко знайти силу, яка діє на заряд поміщений у це поле:

Наприклад: розподіл заряду.

3. Об’ємний, поверхневий, лінійний заряди.

Реальні заряджені тіла мають розміри і заряд може бути розподілений по об’єму, по поверхні чи вздовж лінії.

У випадку об’ємного розподілу заряду вводять об’ємну густину заряду.

Об’ємна густина заряду – заряд одиниці об’єму тіла .

Заряд елементарного об’єму обчислюється :

(1)

Щоб обчислити заряд тіла:

(2)

Якщо заряд розподілений по поверхні – вводять поверхневу густину заряду .

;

Заряд елементарної площадки обчислюється так:

(3)

(4)

Заряд, що знаходиться на поверхні обчислюється за формулою (4).

Якщо заряд розподілений вздовж лінії – вводять лінійну густину заряду .

; .

Заряд елементарного відрізка обчислюють так:

(5)

(6)

4. Принцип суперпозиції.

На практиці часто виникає необхідність розрахувати поле сукупної та точкових зарядів.

В цьому випадку застосовують принцип суперпозиції: напруженість поля сукупності точкових зарядів рівна геометричній сумі напруженостей окремих зарядів.

(1)

, де – напруження, що створюється k- тим зарядом

(2)

Принцип суперпозиції використовується для розрахунку поля зарядженого тіла, розміри якого спів розмірні з відстанню до точки спостереження.

Для цього тіло розбирають на елементарні об’єми, такі, щоб їх заряд можна вважати точковим.

Обчислюють елементарне напруженість заряду:

(3)

Напруженість у точці ___________ шукають по принципу суперпозиції:

(4)

Аналогічно записують для поверхневого і лінійного зарядів.

5. Вектор поляризованості

Напруженість, що створюється зарядами у вакуумі і середовищі – різна.

В середовищі вона в разів менша ніж у вакуумі.

(1)

, де – напруження, що створюється даними зарядами в вакуумі,

– напруженість в середовищі.

При чому для вакууму і сухого повітря 1. Причиною зменшення напруженості в середовищі є поляризація.

Розглянемо, що відбувається в діелектрику внесеному в електричне поле.

(2)

Поле в діелектрику E буде складатися з двох полів з поля – електроди конденсатора і внутрішнє поле діелектрика , оскільки вони протилежні, то результуюче поле , це є наслідком поляризації.

Поляризацію описують вектором поляризації:

(3)

, де – діелектрична сприйнятливість середовища .

– напруженість поля в діелектрику

6. Електрична індукція

Вектором електричної індукції, або вектором електричного зміщення, називають величину яка в однорідному, ізотропному середовищі пропорційна напруженості поля на відносній діелектричній проникності.

(1)

Відносна діелектрична провідність показує у скільки разів електрична індукція більша ніж у вакуумі:

- (2)

Різниця:

- вектор поляризації (3)

Якщо в (3) підставити (1) і (2), то отримаємо:

(4)

і порівняти з формулою з поперечним напруженням, то отримаємо зв’язок між діелектричною сприйнятливістю та відносною діелектричною провідністю.

(5)

В системі SI : =

Переглядів: 732