- •Электростатика и постоянный ток. Магнетизм
- •Электростатика и постоянный ток.
- •Электрический заряд. Закон сохранения заряда. Закон Кулона. Напряженность поля.
- •Принцип суперпозиции электрических полей.
- •Поток напряжённости. Теорема Гаусса для электростатического поля в вакууме.
- •Потенциал электростатического поля. Работа, совершаемая силами электростатического поля при перемещении в нём электрического заряда.
- •Примеры применения теоремы Гаусса к расчёту электростатических полей в вакууме.
- •Электрическое поле в диэлектрических средах. Дипольные моменты молекул диэлектрика. Поляризация диэлектрика.
- •Теорема Гаусса для электростатического поля в среде.
- •Условия для электростатического поля на границе раздела изотропных диэлектрических сред.
- •Проводники в электростатическом поле. Электроемкость проводника.
- •Взаимная ёмкость. Конденсаторы.
- •Потенциальная энергия системы точечных зарядов. Энергия заряженного проводника и электрического поля.
- •Постоянный электрический ток. Сила и плотность тока.
- •Законы постоянного тока. Сторонние силы.
- •Правила Кирхгофа
- •Примеры решения задач
- •Задачи для самоконтроля.
- •Контрольное задание № 3.
- •Магнетизм
- •Магнитное взаимодействие проводников с токами. Контур с током в магнитном поле.
- •Циркуляция магнитного поля ( закон полного тока ) в вакууме. Теорема Гаусса для магнитного поля.
- •Работа перемещения проводника с током в постоянном магнитном поле.
- •Движение заряженных частиц в магнитном и электрическом полях.
- •Магнитные моменты электронов и атомов. Намагниченность вещества.
- •Магнитное поле в веществе. Циркуляция магнитного поля (закон полного тока) в веществе.
- •Условия для магнитного поля на границе раздела изотропных сред.
- •Виды магнетиков.
- •Электромагнитная индукция. Основной закон электромагнитной индукции.
- •Явление самоиндукции.
- •Взаимная электромагнитная индукция.
- •Энергия магнитного поля в неферромагнитной изотропной среде.
- •Система уравнений Максвелла.
- •Примеры решения задач.
- •Задачи для самостоятельного решения.
- •Контрольное задание № 4.
- •Беликов б. С. Решение задач по физике. Общие методы: [Учеб. Пособ. Для вузов].–м.: Высш. Школа, 1986. 255 с.
-
Теорема Гаусса для электростатического поля в среде.
Согласно принципу суперпозиции полей напряжённость Е поля в среде равна геометрической сумме напряжённостей полей свободных (Е своб) и связанных (Е связ) зарядов :
Е = Е своб + Е связ .
= ( q своб + q связ ).
q связ = -. (1.37)
Электрическим смещением называется векторная величина D, характеризующая электрическое поле и равная
D = 0E+P.
D = 0E , (1.38)
где: = ( 1+ ) - относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрика, безразмерная физическая величина, показывающая во сколько раз электрическое поле в диэлектрике меньше, чем в отсутствии диэлектрика.
= Е о Е . (1.39)
Теорема Гаусса для электростатического поля в среде:
Поток вектора электрического смещения через произвольную замкнутую поверхность равен суммарному свободному электрическому заряду, попавшему внутрь этой поверхности.
= q своб . (1.40)
-
Условия для электростатического поля на границе раздела изотропных диэлектрических сред.
-
Составляющая вектора напряженности, параллельная границе раздела диэлектриков ( тангенциальная составляющая ), не изменяется при переходе через границу раздела диэлектриков.
E2 = E1 и D 2 / D 1 = 2 / 1 . (1.41)
-
Разность нормальных составляющих вектора электрического смещения на границе раздела диэлектриков равна поверхностной плотности свободных электрических зарядов на границе раздела.
D1n - D2n= своб и 1 Е1n - 2 E2n= своб / 0 . (1.42)
Р 1n - P 2n = связ . (1.43)
Если своб = 0 то:
2 E 2n = 1 Е 1n и D n2 = D 1n . (1.44)
-
Проводники в электростатическом поле. Электроемкость проводника.
К проводникам относятся вещества, в которых имеются свободные электрические заряды. Для проводников, находящихся в электростатическом поле, выполняются следующие условия:
а) всюду внутри проводника напряжённость поля Е = 0, а у его поверхности Е = Е n, т.е. вектор напряженности перпендикулярен поверхности проводника;
б) весь объём проводника эквипотенциален;
в) поверхность проводника является эквипотенциальной поверхностью;
г) нескомпенсированные (сторонние) заряды располагаются в проводнике только на его внешней поверхности.
Напряжённость Е и электрическое смещение D электростатического поля вблизи поверхности проводника связаны с поверхностной плотностью зарядов на проводнике:
D n = стор , E n = стор / о , (1.45)
где: - относительная диэлектрическая проницаемость среды.
При сообщении проводнику электрического заряда изменяется и его потенциал. В случае однородной и изотропной диэлектрической среды, окружающей проводник, потенциал и заряд проводника пропорциональны друг другу:
q = C . (1.46)
Электрической ёмкостью (электроёмкостью, ёмкостью ) называется скалярная физическая величина, равная отношению заряда q уединённого проводника к его потенциалу . C = q / .
Электрическая ёмкость уединённого проводящего шара (или сферы) радиуса R равна:
С = 40R, (1.47)
где: - диэлектрическая проницаемость окружающей среды.
-
Взаимная ёмкость. Конденсаторы.
Взаимная ёмкость двух проводников численно равна заряду, который нужно перенести с одного проводника на другой для изменения разности потенциалов между ними на единицу : C = q / (1-2).
Ёмкость плоского конденсатора:
С = , (1.48)
где: S - площадь обкладок; d - расстояние между обкладками; - относительная диэлектрическая проницаемость диэлектрика между обкладками.
Ёмкость сферического конденсатора:
С = 4 0R1R2 / ( R2 - R1 ), (1.49)
где: R1 и R2 - внутренний и внешний радиусы конденсатора.
Ёмкость цилиндрического конденсатора:
С = 2 оh / ln ( R2 / R1 ) . (1.50)
Ёмкость батареи параллельно соединённых конденсаторов:
С пар = C i . (1.51)
Ёмкость батареи последовательно соединённых конденсаторов:
С посл = 1 / ( 1/С i) . (1.52)