Презентация на тему Проводники и электростатическое поле

сообщить проводнику , находящемуся вне поля, избыточный заряд, он

распределится только по поверхности проводника так, что напряженность поля в проводнике будет равна нулю. (рис.3.2).

рис.3.2

нахождения незаряженного проводника в поле, так и в случае

заряженного проводника, создающего само поле,необходимы следующие условия: 1) напряженность электрического поля Е внутри проводника =0, потенциал внутри проводника = const, 2) напряженность на поверхности проводника направлена по нормали к поверхности Е = Еn ( в противном случае по поверхности проводника протекал бы электрический ток). Отсюда следует, что поверхность проводника в случае равновесия зарядов является эквипотенциальной.

Поверхность и объем его эквипотенциальны, поэтому будем говорить о

потенциале проводника в целом.
При сообщении дополнительного заряда q потенциал проводника увеличится, причем изменение потенциала пропорционально дополнительному заряду: , при этом коэффициент пропорциональности


называется емкостью и характеризует способность данного проводника накапливать заряд. В самом деле: емкость численно равна q , который нужно отдать проводнику, чтобы изменить его потенциал на 1 В.
Емкость зависит только от размеров и формы проводника и диэлектрических свойств среды.
Пример. Найдем электроемкость уединенного заряженного проводящего шара (рис.3.4).

(3.2)

во всех точках его поверхности будет одинаков и равен


Отсюда

следует: электроемкость шара зависит только от его радиуса и окружающей среды.

3.3 Взаимная емкость Конденсаторы.

Пусть уединенный заряженный проводник А
(рис. 3.5а) имеет емкость С. Если вблизи него поместить незаряженный проводник В (рис. 3.5б), то емкость проводника А возрастает. Происходит это потому, что на проводнике В возникают индуцированные

рис. 3.5

заряды.

(3.3)

заряд , т.е. в целом индуцированный заряд ослабляет поле

, созданное проводником А и следовательно уменьшает его потенциал. Т.к. на А

Емкость уединенного проводника возрастает при приближении к нему другого проводника за счет возникновения взаимной емкости проводников.
В случае двух близко расположенных проводников , несущих заряды + q и –q, разность потенциалов этих проводников

, где -- взаимная емкость двух проводников.

Взаимная емкость двух проводников численно равна заряду, который нужно перенести с одного проводника на другой для изменения их разности потенциалов на 1В.

Практические устройства, позволяющие при малых размерах и небольших накапливать значительный заряд называются конденсаторами.

конденсатора, между которыми сосредоточено электрическое поле. Заряды обкладок всегда

должны быть равны по величине и противоположны по знаку.

Чтобы на поле конденсатора не влияли окружающие тела, расстояние между пластинами конденсатора выполняется значительно меньше их размеров

Электроемкость конденсатора – это взаимная емкость его обкладок



.

Конденсаторы бывают плоские, цилиндрические и сферические.
Емкость плоского конденсатора (рис.3.6) :
Все поле сосредоточено между плоскостями, оно является однородным

рис.3.6

проницаемостью , тогда электроемкость такого конденсатора

(3.4)

работе по удалению их на ∞-е расстояние друг от

друга.

Если число зарядов в системе произвольно, энергия i-го заряда

Здесь -потенциал, созданный остальными зарядами в той точке, где находится i-й заряд.

Для всей системы:

(3.5)

Найдем энергию заряженного уединенного проводника, представив его заряд Q как систему точечных зарядов.
Поверхность проводника эквипотенциальна. Поэтому потенциалы точек, в которых находятся точечные заряды , одинаковы (обозначим их ):

3.4 Энергия системы точечных зарядов и заряженного уединенного проводника.

энергии электрического поля.


Энергию заряженного уединенного проводника можно представить в

виде

Энергия поля конденсатора:

Выразим энергию поля конденсатора через напряженность поля конденсатора.

- объем пространства между пластинами конденсатора.