Сделай Сам Свою Работу на 5

Эл. Поле. Напряженность. Принцип суперпозиции. Поле диполя





Понятие эл. Заряда. Закон сохранения зарпяда. Закон кулона

Электри́ческий заря́д- это физическая скалярная величина, определяющая способность тел быть источником электромагнитных полей и принимать участие в электромагнитном взаимодействии. Единица измерения заряда в Международной системе единиц (СИ) — кулон — электрический заряд, проходящий через поперечное сечение проводника при силе тока 1 А за время 1 с
Зако́н сохране́ния электри́ческого заря́да гласит, что алгебраическая сумма зарядов электрически замкнутой системы сохраняется.
Зако́н Куло́на — это закон, описывающий силы взаимодействия между неподвижными точечными электрическими зарядами.

 

Эл. Поле. Напряженность. Принцип суперпозиции. Поле диполя

Электрическое поле — одна из двух компонент электромагнитного поля, представляющая собой векторное поле[1], существующее вокруг тел или частиц, обладающих электрическим зарядом, а также возникающее при изменении магнитного поля (например, вэлектромагнитных волнах). Электрическое поле непосредственно невидимо, но может быть обнаружено благодаря его силовому воздействию на заряженные тела. для количественного определения электрического поля вводится силовая характеристика — напряжённость электрического поля —векторная физическая величина, равная отношению силы, с которой поле действует на положительный пробный заряд, помещённый в данную точку пространства, к величине этого заряда. Направление вектора напряженности совпадает в каждой точке пространства с направлением силы, действующей на положительный пробный заряд.
При́нцип суперпози́ции — один из самых общих законов во многих разделах физики. В самой простой формулировке принцип суперпозиции гласит: Результат воздействия на частицу нескольких внешних сил есть векторная сумма воздействия этих сил. Любое сложное движение можно разделить на два и более простых.
Диполем называется система двух точечных одинаковых по величине и противоположных по знаку зарядов. Расстояние между зарядами lназывается плечом диполя. Плечу приписывается направление по оси диполя от отрицательного заряда к положительному. Вектор называется электрическим моментом диполя.





3.Теорема гаусса для эл. Поля в вакууме.

Теорема Гаусса для электростатического поля в вакууме: поток вектора напряженности электростатического поля в вакууме сквозь произвольную замкнутую поверхность равен алгебраической сумме заключенных внутри этой поверхности зарядов, деленных на ε0

где ε0 - та же константа (электрическая постоянная), что и в законе Кулона.

 

21)Закон Био Савара Лапласаопределяет величину модуля вектора магнитной индукции в точке выбранной произвольно находящейся в магнитном поле. Поле при этом создано постоянным током на некотором участке.

Формулировка закона Био Савара Лапласа имеет вид: При прохождении постоянного тока по замкнутому контуру, находящемуся в вакууме, для точки, отстоящей на расстоянии r0, от контура магнитная индукция будет иметь вид.

22) Закон Ампера. Сила , с которой магнитное поле действует на элемент проводника с током, находящегося в магнитном поле, прямо пропорциональна силе тока I в проводнике и векторному произведению элемента длины проводника на магнитную индукцию : .

Магнитная постоянная — физическая константа, скалярная величина, входящая в выражения некоторых законов электромагнетизма в виде коэффициентапропорциональности при записи их в форме, соответствующей Международной системе единиц

сила взаимодействия двух расположенных на расстоянии друг от друга бесконечных параллельных проводников, по которым текут токи и , приходящаяся на единицу длины, выражается соотношением:



23) Сила Лоренца- сила, действующая со стороны магнитного поля на движущуюся электрически заряженную частицу.

где q - заряд частицы;
V - скорость заряда;
B - индукции магнитного поля;
a - угол между вектором скорости заряда и вектором магнитной индукции.

Направление силы Лоренца определяется по правилу левой руки:

Если поставить левую руку так, чтобы перпендикулярная скорости составляющая вектора индукции входила в ладонь, а четыре пальца были бы расположены по направлению скорости движения положительного заряда (или против направления скорости отрицательного заряда), то отогнутый большой палец укажет направление силы Лоренца

Если электростатическое поле однородное ( = const), то ускорение a= const и частица будет совершать равноускоренное движение (при отсутствии других сил).

Если угол между начальной скоростью и ускорением острый 0 < α < 90° (или тупой), то заряженная частица будет двигаться по параболе.

1. Заряженная частица влетает в магнитное поле со скоростью , направленной вдоль поля или противоположно направлению магнитной индукции поля .

2. Заряженная частица движется перпендикулярно линиям магнитной индукции

3. Скорость заряженной частицы направлена под углом к вектору.

УСКОРИТЕЛИ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ - установки, служащие для ускорения заряж. частиц до высоких энергий. Ускорение производится с помощью электрического поля,способного изменять энергию частиц, обладающих электрическим зарядом. Магнитное поле может лишьизменить направление движения заряженных частиц, не меняя величины их скорости, поэтому в ускорителяхоно применяется для управления движением частиц

 

Эффект Холла

 

 

Одним из проявлений магнитной составляющей силы Лоренца в веществе служит эффект, обнаруженный в 1879 г. американским физиком Э.Г. Холлом (1855–1938). Эффект состоит в возникновении на боковых гранях проводника с током, помещенного в поперечное магнитное поле, разности потенциалов, пропорциональной величине тока I и индукции магнитного поля В.

Причиной возникновения этого эффекта есть отклонения движения заряженных частиц (электронов, дырок) под действием силы Лоренца от прямолинейной траектории (пунктирная линия на рис.6.8). Вследствие этого свободные носители заряда отклоняются к одной из боковых граней

Электрическое смещение

Это уравнение выражает теорему Гаусса для вектора электрического смещения: полный поток вектора электрического смещения через произвольную замкнутую поверхность равен сумме свободных зарядов, заключенных в этой поверхности.

Теорема Гаусса дляэлектростатического поля в диэлектрике:

т. е. поток вектора смещения электростатического поля в диэлектрике сквозь произ­вольную замкнутую поверхность равен алгебраической сумме заключенных внутри этой поверхности свободных электрических зарядов. В такой форме теорема Гаусса справедлива для электростатического поля как для однородной и изотропной, так и для неоднородной и анизотропной сред.

.

Уравнение (5.19) представляет собой закон преломления линий напряжённости электрического поля на границе раздела двух диэлектрических сред.

Типы диэлектриков

Диэлектрики – вещества, кот при обычных условиях не проводят электр-кий ток, в диэлектриках нет своб электр-ких зарядов. Молекулы диэлектриков электрически нейтральны. Диэлектрики делятся на 3 типа: неполярные, полярные, ионные. У неполярных диэлектриков дипольные моменты молекул в отсутствии внешнего электрического поля равны нулю – H2, N2, C6H6. У поляризованных диэлектриков молекулы обладают постоянным дипольным моментом и без внешнего электрического поля – H20. Ионные диэлектрики – это вещества, молекулы которых имеют ионное строение. Локальной характеристикой диэлектрика служит величина "поляризованности среды":

В соответствии с определением (2.24) поляризованность среды - это электрический дипольный момент единицы объема вещества.

ДИЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ВОСПРИМЧИВОСТЬ вещества, показывает, как диэлектрик реагирует (воспринимает) на внешнее электрическое поле.

α – характреистика отдельной молекулы (иона), χ – характеристика всего диэлектрика, то есть характреистика вещества в целом. χ не зависит от и в слабых полях. χ – безразмерная величина

Если между пластинами плоского конденсатора поместить слой диэлектрика, то в результате поляризации положительные заряды в диэлектрике сместятся по полю, а отрицательные – против поля, и на правой грани (по рисунку) возникнет избыток положительных, а на левой гране – избыток отрицательных зарядов с поверхностной плотностью +σ’ и –σ’. Эти заряды создадут внутри диэлектрической пластины однородное поле, напряженность которого по теореме Гаусса равна

 

где - поверхностная плотность связанных зарядов.

Безразмерная величина называется ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТЬЮ среды. Ε показывает во сколько раз поле ослабляется диэлектриком, характеризуя количественно свойство диэлектрика поляризоваться в электрическом поле.

 

Сегнетоэлектрики

Сегнетоэлектриками называются кристаллические диэлектрики, у которых в отсутствие внешнего электрического поля возникает самопроизвольная ориентация дипольных электрических моментов составляющих его частиц. Пьезоэлектрики — кристаллические диэлектрики, в которых при сжатии или растяжении возникает электрическая поляризация — прямой пьезоэффект.

Для сегнетоэлектриков характерно явление диэлектрического гистерезиса («гистерезис» означает «запаздывание»). С увеличением напряженности результирующего поля всегнетоэлектрике Е, численное значение вектора поляризации сегнетоэлектрика Ρ растет не по линейному закону и достигаетнасыщения в точке А Существует особый класс веществ - ферромагнетики, у которых состояние намагничивания сохраняется в отсутствие внешнего магнитного поля. К ним относятся Fe, Ni, Co, Gd и их сплавы, а также некоторые сплавы и соединения марганца и хрома. Ферромагнетики - сильномагнитные вещества, значение магнитной проницаемости у них может достигать тысяч и даже сотен тысяч. Еще одной характерной особенностью ферромагнетиков является нелинейная зависимость степени намагничивания от напряженности магнитного поля. Это свойство проявляет себя в том. что индукция магнитного поля в ферромагнетике весьма сложным образом зависит от напряженности внешнего магнитного поля.
При плавном увеличении Н величина В растет не линейно и по достижении насыщения дальнейший рост В прекращается (кривая 0-1). Если теперь уменьшать величину Н, уменьшение величины В будет происходить по кривой 1-2, лежащей выше кривой 0-1. Когда Н достигнет нуля, величина В не обратится в нуль, а составит некоторое значение Вr, характеризующее остаточное намагничение. Если теперь увеличивать напряженность поля в противоположном направлении (что отображается отрицательными значениями Н), В будет уменьшаться по кривой 2-3 и при некоторой величине Нс индукция В станет равной нулю. Это означает, что для размагничивания намагниченного ферромагнетика необходимо приложить поле определенной силы в обратном направлении. Величину Нс называют коэрцитивной силой. При дальнейшем увеличении отрицательных значений Н материал начинает намагничиваться в новом направлении. При этом величина В постепенно достигает насыщения (кривая 3-4). Если теперь снова начать уменьшение напряженности поля Н, то значения В будут меняться по ветви 4-5-6-1. В итоге полного цикла изменения напряженности Н кривая изменения индукции В имеет вид петли, называемой петлей гистерезиса. У различных ферромагнетиков петля гистерезиса имеет разную ширину. Для создания сильных постоянных магнитов необходим ферромагнетик с широкой петлей гистерезиса.Описанные магнитные свойства ферромагнетиков теряются при увеличении температуры выше так называемой точки Кюри. Для каждого материала температура точки Кюри имеет свое значение. Например, для железа она равна 7860С.

 

Проводники

Проводниками называются вещества, внутри которых в случае электростатического равновесия электрическое поле отсутствует. Некомпенсированные заряды проводников локализуются в бесконечном, тонком поверхностном слое. Если электрическое поле отлично от нуля, в проводнике возникает электрический ток. Проводниками электрического тока могут быть твёрдые тела, жидкости, а при особых условиях и газы. Из твёрдых проводников широко применяются металлы и их сплавы. По удельному сопротивлению материалы делятся на группы:- металлы и сплавы высокой проводимости при нормальной температуре r≤0,05 мкОм·м;- металлы и сплавы высокого сопротивления при нормальной температуре r≥0,3 мкОм·м.ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКАЯ ИНДУКЦИЯ - перераспределение зарядов на поверхности проводника или поляризация диэлектрика под действием стороннего электрич. поляEст(r). Вследствие Э. и. у электрически нейтральных (в целом) тел появляется индуцированный электрич. диполь-ный момент ре и, в общем случае, более высокие моменты: квадрупольный, октупольный и т. д.электроемкостью проводника называется отношения электрического заряда проводника к его потенциалу

10 конденсаторы - электротехническое устройство, накапливающее заряд
( два проводника, разделенных слоем диэлектрика ).

Конденсатор состоит из двух проводников (обкладок) (рис.15.6), разделенных прослойкой диэлектрика. При приложении к проводнику некоторой разности потенциалов его обкладки заряжаются равными по величине зарядами противоположного знака. Под электроемкостью конденсатора понимается физическая величина, пропорциональная заряду q и обратно пропорциональна разности потенциалов между обкладками

 








Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.