Если размеры пластин значительно превосходят расстояние между ними, то электрическое поле каждой из пластин можно считать близким к полю бесконечной равномерно заряженной плоскости.
На рис. 5 показано поле системы разноименно заряженных плоскостей. Между пластинами:
Так как σ = q/S, то напряженность поля между пластинами
Во внешнем пространстве:
Все эти выражения справедливы для больших заряженных пластин, когда напряженность определяется в точке, расположенной далеко от краев.
Дата добавления: 2015-08-11 ; просмотров: 2800 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
Решить предыдущую задачу при условии, что заряд второй пластины отрицательный.
СЗТУ, 2006 год, методичка. Задачи 311 и 312.
- версия для печати
- Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии
Комментарии
- Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии
Изображаем пластины, так как σ > 0, то заряды на платинах положительные. Изображаем линии электрического поля: начинаются на положительных зарядах и уходят в бесконечность (на отрицательные заряды). Теперь посмотрим на рисунок: линии поля внутри между пластинами направлены навстречу друг другу, за пределами пластин линии напряженностей совпадают по направлению.
Далее находим результирующую напряженность внутри и вне платин: внутри — разность, вне — сумма.
Напряжение равно Ed, строим график.
- Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии
На основании чего Вы сделали такой вывод и причём здесь сигма?
Начинаем с рисунка.
За пределами пластин линии напряженностей совпадают по направлению. Почему?
Один нюанс. Чтобы решить 312 задачу, сначала нужно решить задачу 311.
- Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии
2. С таким подходом задачу не решить. Начните решение задачи с изучения вопроса теории: напряженность плоскости. И поправьте размерность в числовых данных условия задачи.
- Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии
- Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии
Запишем уравнения (1) в проекциях на ось OХ: 
С учетом уравнений (2) получаем: 
Не совсем понятно с графиком. Что значит «график изменения напряженности»? Напряженность будет скачком изменяться на пластинах, на остальных участках изменение напряженности будет равно нулю, и график будет состоять из трех точек.
Может, надо построить график зависимости напряженности от координаты вдоль оси, перпендикулярной пластинам?
- Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии
- Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии
- Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии
Для задачи 312:
Как быть с графиками понятия не имею, что значит графики изменения напряжённости, есть понятие зависимость напряжённости от координаты?
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЗАРЯД. ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ.
Электрический заряд q — физическая величина, определяющая интенсивность электромагнитного взаимодействия.
Атомы состоят из ядер и электронов. В состав ядра входят положительно заряженные протоны и не имеющие заряда нейтроны. Электроны несут отрицательный заряд. Количество электронов в атоме равно числу протонов в ядре, поэтому в целом атом нейтрален.
Заряд любого тела: q = ±Ne , где е = 1,6*10 -19 Кл — элементарный или минимально возможный заряд (заряд электрона), N — число избыточных или недостающих электронов. В замкнутой системе алгебраическая сумма зарядов остается постоянной:
Точечный электрический заряд — заряженное тело, размеры которого во много раз меньше расстояния до другого наэлектризованного тела, взаимодействующего с ним.
Два неподвижных точечных электрических заряда в вакууме взаимодействуют с силами, направленными по прямой, соединяющей эти заряды; модули этих сил прямо пропорциональны произведению зарядов и обратно пропорциональны квадрату расстояния между ними:
где 
— электрическая постоянная.
где 
12 — сила, действующая со стороны второго заряда на первый, а 21 — со стороны первого на второй.
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ. НАПРЯЖЕННОСТЬ
Факт взаимодействия электрических зарядов на расстоянии можно объяснить наличием вокруг них электрического поля — материального объекта, непрерывного в пространстве и способного действовать на другие заряды.
Поле неподвижных электрических зарядов называют электростатическим.
Характеристикой поля является его напряженность.
Напряженность электрического поля в данной точке — это вектор, модуль которого равен отношению силы, действующей на точечный положительный заряд, к величине этого заряда, а направление совпадает с направлением силы.
Напряженность поля точечного заряда Q на расстоянии r от него равна
Принцип суперпозиции полей
Напряженность поля системы зарядов равна векторной сумме напряженностей полей каждого из зарядов системы:
Диэлектрическая проницаемость среды равна отношению напряженностей поля в вакууме и в веществе:
Она показывает во сколько раз вещество ослабляет поле. Закон Кулона для двух точечных зарядов q и Q , расположенных на расстоянии r в среде c диэлектрической проницаемостью :
Напряженность поля на расстоянии r от заряда Q равна
ПОТЕНЦИАЛЬНАЯ ЭНЕРГИЯ ЗАРЯЖЕННОГО ТЕЛА В ОДНОРОДНОМ ЭЛЕКТРО-СТАТИЧЕСКОМ ПОЛЕ
Между двумя большими пластинами, заряженными противоположными знаками и расположенными параллельно, поместим точечный заряд q .
Так как электрическое поле между пластинами с напряженностью 
однородное, то на заряд во всех точках действует сила F = qE , которая при перемещении заряда на расстояние 
вдоль совершает работу
Эта работа не зависит от формы траектории, то есть при перемещении заряда q вдоль произвольной линии L работа будет такой же.
Работа электростатического поля по перемещению заряда не зависит от формы траектории, а определяется исключительно начальным и конечным состояниями системы. Она, как и в случае с полем сил тяжести, равна изменению потенциальной энергии, взятому с противоположным знаком:
Из сравнения с предыдущей формулой видно, что потенциальная энергия заряда в однородном электростатическом поле равна:
Потенциальная энергия зависит от выбора нулевого уровня и поэтому сама по себе не имеет глубокого смысла.
ПОТЕНЦИАЛ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ПОЛЯ И НАПРЯЖЕНИЕ
Потенциальным называется поле, работа которого при переходе из одной точки поля в другую не зависит от формы траектории. Потенциальными являются поле силы тяжести и электростатическое поле.
Работа, совершаемая потенциальным полем, равна изменению потенциальной энергии системы, взятой с противоположным знаком:
Потенциал — отношение потенциальной энергии заряда в поле к величине этого заряда:
Потенциал однородного поля равен
где d — расстояние, отсчитываемое от некоторого нулевого уровня.
Потенциальная энергия взаимодействия заряда q с полем равна 
.
Поэтому работа поля по перемещению заряда из точки с потенциалом φ1 в точку с потенциалом φ2 составляет:
Величина 
называется разностью потенциалов или напряжением.
Напряжение или разность потенциалов между двумя точками — это отношение работы электрического поля по перемещению заряда из начальной точки в конечную к величине этого заряда:
НАПРЯЖЕННОСТЬ ПОЛЯ И РАЗНОСТЬ ПОТЕНЦИАЛОВ
При перемещении заряда q вдоль силовой линии электрического поля напряженностью на расстояние Δ d поле совершает работу
Так как по определению, 
то получаем:
Отсюда 
и напряженность электрического поля равна
Итак, напряженность электрического поля равна изменению потенциала при перемещении вдоль силовой линии на единицу длины.
Если положительный заряд перемещается в направлении силовой линии, то направление действия силы совпадает с направлением перемещения, и работа поля положительна:
Тогда 
, то есть напряженность направлена в сторону убывания потенциала.
Напряженность измеряют в вольтах на метр:
Напряженность поля равна 1 В/м, если напряжение между двумя точками силовой линии, расположенными на расстоянии 1 м, равна 1 В.
Если независимым образом измерять заряд Q , сообщаемый телу, и его потенциал φ, то можно обнаружить, что они прямо пропорциональны друг другу:
Величина С характеризует способность проводника накапливать электрический заряд и называется электрической емкостью. Электроемкость проводника зависит от его размеров, формы, а также электрических свойств среды.
Электроёмкостъ двух проводников — отношение заряда одного из них к разности потенциалов между ними:
Емкость тела равно 1 Ф , если при сообщении ему заряда 1 Кл оно приобретает потенциал 1 В.
Конденсатор — два проводника, разделенные диэлектриком, служащие для накопления электрического заряда. Под зарядом конденсатора понимают модуль заряда одной из его пластин или обкладок.
Способность конденсатора накапливать заряд характеризуется электроемкостью, которая равна отношению заряда конденсатора к напряжению:
Емкость конденсатора равна 1 Ф, если при напряжении 1 В его заряд равен 1 Кл.
Емкость плоского конденсатора прямо пропорциональна площади пластин S , диэлектрической проницаемости среды , и обратно пропорциональна расстоянию между пластинами d:
ЭНЕРГИЯ ЗАРЯЖЕННОГО КОНДЕНСАТОРА.
Точные эксперименты показывают, что W=CU 2 /2
Так как q = CU , то
Плотность энергии электрического поля
где V = Sd — объем, занимаемый полем внутри конденсатора. Учитывая, что емкость плоского конденсатора
а напряжение на его обкладках U=Ed
Пример. Электрон, двигаясь в электрическом поле из точки 1 через точку 2, увеличил свою скорость от 1000 до 3000 км/с. Определите разность потенциалов между точками 1 и 2.
Так как электрон увеличил свою скорость, то ускорение и сила Кулона сонаправлены со скоростью. Значит, электрон движется против силовых линий поля. Изменение кинетической энергии электрона равно работе поля :
Ответ: разность потенциалов равна — 22,7 В.