6. Работа перемещения заряда в электростатическом поле

7. Потенциал электростатического поля. Связь потенциала с напряженностью.

Потенциал электростатического поля в данной точке – скалярная

физическая величина, характеризующая энергетическое состояние

поля в этой точке и равная потенциальной энергии, которой обладал

бы единичный точечный положительный заряд, помещённый в эту

точку:

Потенциал является энергетической характеристикой поля. Он численно равен работе, которую надо затратить против сил электрического поля при перенесении единичного положительного точечного заряда из бесконечности в данную точку поля. Единица измерения потенциала - вольт.

Связь между напряженностью и потенциалом

электрическое поле характеризуется двумя физическими величинами: напряженностью (силовая характеристика) и потенциалом (энергетическая характеристика). Выясним как они связаны между собой. Пусть положительный заряд q перемещается силой электрического поля с эквипотенциальной поверхности, имеющей потенциал   , на близко расположенную эквипотенциальную поверхность, имеющую потенциал   (рис. 13.16).

Напряженность поля Е на всем малом пути dx можно считать постоянной. Тогда работа перемещения  С другой стороны   . Из этих уравнений получаем

Знак минус обусловлен тем, что напряженность поля направлена в сторону убывания потенциала, тогда как градиент потенциала направлен в сторону возрастания потенциала.

8. Электроемкость уединенного проводника. Конденсаторы. Соединения конденсаторов. Энергия заряженного конденсатора.

электроемкостью проводника называется отношения электрического заряда проводника к его потенциалу

Существуют такие конфигурации проводников, при которых электрическое поле оказывается сосредоточенным (локализованным) лишь в некоторой области пространства. Такие системы называются конденсаторами, а проводники, составляющие конденсатор, называются обкладками.

   Простейший конденсатор – плоский конденсатор – система из двух плоских проводящих пластин, расположенных параллельно друг другу на малом по сравнению с размерами пластин расстоянии и разделенных слоем диэлектрика.

Электроемкость плоского конденсатора прямо пропорциональна площади пластин (обкладок) и обратно пропорциональна расстоянию между ними.

Сферический конденсатор – это система из двух концентрических проводящих сфер радиусов R₁ и R₂.

   Цилиндрический конденсатор – система из двух соосных проводящих цилиндров радиусов R₁ и R₂ и длины L.

   Емкости этих конденсаторов, заполненных диэлектриком с диэлектрической проницаемостью ε, выражаются формулами:

    - сферический конденсатор

    - цилиндрический конденсатор

   Для получения заданного значения емкости конденсаторы соединяются между собой, образуя батареи конденсаторов.

1. При параллельном соединении конденсаторов соединяются их одноименно заряженные обкладки

2. При последовательном соединении конденсаторов соединяют разноименно заряженные обкладки

9. Поляризация диэлектрика. Поляризованность. Электрическое смещение. Диэлектрическая проницаемость

Поляризацией называется состояние вещества, при котором элементарный объем диэлектрика приобретает электрический момент.

Диэлектри́ческая проница́емость, безразмерная величина e, показывающая, во сколько раз сила взаимодействия F между электрическими зарядами в данной среде меньше их силы взаимодействияF_o в вакууме: e=F_о/F.

Диэлектрическая проницаемость показывает, во сколько раз поле ослабляется диэлектриком, количественно характеризуя свойство диэлектрика поляризоваться в электрическом поле.

Значение относительной диэлектрической проницаемости вещества, характеризующее степень его поляризуемости, определяется механизмами поляризации. Однако величина в большой мере зависит и от агрегатного состояния вещества, так как при переходах из одного состояния в другое существенно меняется плотность вещества, его вязкость и изотропность.