- •Поле двух бесконечных параллельных разноименно заряженных плоскостей
- •1. Поле равномерно заряженной сферической поверхности
- •2. Поле объемно заряженного шара
- •3. Поле равномерно заряженной бесконечной плоскости
- •4. Поле равномерно заряженного бесконечного цилиндра (нити)
- •6. Работа сил электростатического поля в случае двух точечных зарядов. Потенциал. Потенциал поля, создаваемого системой точечных зарядов.
- •7.Циркуляция вектора напряженности электрического поля. Связь между напряжённостью электростатического поля и потенциалом.
- •8.Эквипотенциальные поверхности, их связь с силовыми линиями.
- •9.Проводники и диэлектрики. Заряженный проводник. Проводник во внешнем электрическом поле.
- •10. Электроёмкость, конденсаторы. Электроёмкость проводящего шара. Ёмкость плоского конденсатора, сферического конденсатора, цилиндрического конденсатора.
- •После интегрирования получим
- •Энергия заряженного конденсатора
- •3.2. Напряженность электростатического поля двух
- •3.3. Поле равномерно заряженной сферической поверхности
- •4. Уравнения Пуассона и Лапласа
- •Электрический диполь
- •2.1. Неполярные диэлектрики
- •2.2. Полярные диэлектрики
- •Поляризация диэлектрика
- •Электрическое поле в диэлектриках
- •17.Теорема Гаусса для поля вектора поляризации. Теорема Гаусса для поля вектора электрического смещения. Связь между векторами d и e.
- •2.6.2. Теорема Гаусса для поля вектора электрического смещения
- •2.7. Связь между векторами и
- •Сила тока, плотность тока
- •Уравнение непрерывности
- •Закон Ома для однородного участка цепи
- •20,Сторонние силы. Закон Ома для неоднородного участка цепи.
- •21,Работа, мощность, кпд источника тока. Тепловое действие тока. Закон Джоуля-Ленца.
- •22,Переходные процессы в конденсаторах. Правила Кирхгофа.
- •Первое правило Кирхгофа
- •5.9.2. Второе правило Кирхгофа
- •23,Источники магнитного поля. Сила взаимодействия, движущихся зарядов.
- •24,Магнитное поле движущего заряда. Магнитный поток.
- •26,Магнитное поле соленоида. Проводник с током в магнитном поле. Взаимодействие параллельных токов. Движение заряженных частиц в магнитном поле. Магнитное поле соленоида
Энергия заряженного конденсатора
Энергию W заряженного конденсатора найдем, умножив w из (5.13) на объем конденсатора V = Sd. Выразив, в соответствии с (3.22), напряженность электрического поля Е через разность потенциалов (напряжение) U, получим:

С учетом формулы емкости плоского конденсатора (5.5) для энергии заряженного до напряжения U конденсатора емкостью С имеем следующее выражение:
(5.15)
Формула (5.15) верна для конденсаторов любой формы, хотя получили мы ее для частного случая плоского конденсатора.
13. Теорема Гаусса в интегральной и дифференциальной форме
Вычислим поток вектора напряженности электрического поля через замкнутую поверхность. Первоначально будем считать, что поверхность – сфера, а в центре ее находится точечный заряд q. Напряженность электрического поля точечного заряда определяется выражением . Вектор нормали к сферической поверхности совпадает с направлением радиуса сферы, поэтому в данном случае поток равен:

Потоком
вектора напряженности электрического
поля называют интеграл по поверхности
от скалярного произведения векторов
иdS
.
(1)
Элементарный поток вектора напряженности электростатического поля
,
(2)
где
Еn
проекция вектора
на нормаль
.
Рис. 2.2
теорема
Гаусса: поток
вектора напряженности электрического
поля через любую замкнутую поверхность
равен алгебраической сумме зарядов,
находящихся внутри поверхности, деленной
на
–
электрическую постоянную.
Таким
образом, при V
0 в формуле (8) его левая часть стремится
к diV
,
а правая
к
.
Следовательно,
.
(10)
Формула (10) выражает теорему Гаусса в дифференциальной форме.
Запись формул и действия с ними упрощаются при введении векторного дифференциального оператора
,
(11)
где
единичные векторы осей Х, У, Z
соответственно.
Векторный
дифференциальный оператор
приобретает
вполне определенный смысл только в
сочетании со скалярной или векторной
функцией, на которую символически
умножается, т. е. теорему Гаусса в
дифференциальной форме
=
(12)
Теорема
Гаусса является локальной, т. е. дивергенция
поля
в заданной точке этого поля зависит
только от объемной плотности электрического
заряда.
14. Применение теоремы Гаусса. Электрическое поле равномерно заряженной плоскости. Уравнения Пуассона и Лапласа Поле бесконечной равномерно заряженной плоскости
. Электрическое поле равномерно заряженной плоскости
Пусть бесконечная плоскость равномерно заряжена с поверхностной плотностью заряда +.
Рис.
3
В
симметричных точках этого поля вектор
равен по модулю и противоположен по
направлению. В связи с этим в качестве
замкнутой поверхности можно выбрать
цилиндрическую (рис. 3). Полный поток
вектора
пронизывающий
Фе = 2ЕS.
Согласно теореме Гаусса
,
где
.
Таким образом,

или
,
(13)
где
Еn
проекция вектора
на нормаль
(
,
рис. 3).
Если
0, то Еn
0, т. е. вектор
направлен от заряженной плоскости
(линии напряженности начинаются на
положительных зарядах).
Если 0, то Еn 0, т. е. вектор форме направлен к заряженной плоскости (линии напряженности оканчиваются на отрицательных зарядах).
Согласно (13) напряженность электростатического поля, созданного равномерно заряженной бесконечной плоскостью, не зависит от расстояния до нее, а поле является однородным справа и слева от плоскости.
