Электростатика Основные формулы Электростатика

ПОТЕНЦИАЛ. ЭНЕРГИЯ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЗАРЯДОВ. РАБОТА ПО ПЕРЕМЕЩЕНИЮ ЗАРЯДА В ПОЛЕ

· Потенциал электрического поля есть величина, равная отношению потенциальной энергии точечного положительного заряда, помещенную в данную точку поля, к этому заряду;

j=П/Q,

или потенциал электрического поля есть величина, равная отношению работы сил поля по перемещению точечного положительного заряда из данной точки поля в бесконечность к этому заряду:

j=A/Q.

Потенциал электрического поля в бесконечности условно принят равным нулю.

Отметим, что при перемещении заряда в электрическом поле работа Aв.с внешних сил равна по модулю работе Aс.п сил поля и противоположна ей по знаку:

Aв.с= – Aс.п.

· Потенциал электрического поля, создаваемый точечным зарядом Q на расстоянии r от заряда,

.

· Потенциал электрического поля, создаваемого металлической, несущей заряд Q сферой радиусом R, на расстоянии гот центра сферы:

внутри сферы (r<R;

на поверхности сферы (r=R

;

вне сферы (r>R.

Во всех приведенных для потенциала заряженной сферы формулах e есть диэлектрическая проницаемость однородного безграничного диэлектрика, окружающего сферу.

· Потенциал электрического поля, созданного системой п точечных зарядов, в данной точке в соответствии с принципом суперпозиции электрических полей равен алгебраической сумме потенциалов j1, j2, ... , jn, создаваемых отдельными точечными зарядами Q1, Q2, ..., Qn:

· Энергия W взаимодействия системы точечных зарядов Q1, Q2, ..., Qn определяется работой, которую эта система зарядов может совершить при удалении их относительно друг друга в бесконечность, и выражается формулой

,

где ji — потенциал поля, создаваемого всеми п–1 зарядами (за исключением 1-го) в точке, где расположен заряд Qi.

· Потенциал связан с напряженностью электрического поля соотношением

Е= –gradj.

В случае электрического поля, обладающего сферической симметрией, эта связь выражается формулой

,

или в скалярной форме

,

а в случае однородного поля, т. е. поля, напряженность которого в каждой точке его одинакова как по модулю, так и по направлению,

E=(j1j2,)/d,

где j1 и j2 — потенциалы точек двух эквипотенциальных поверхностей; d расстояние между этими поверхностями вдоль электрической силовой линии.

· Работа, совершаемая электрическим полем при перемещении точечного заряда Q из одной точки поля, имеющей потенциал j1, в другую, имеющую потенциал j2,

A=Q(j1j2), или ,

где El проекция вектора напряженности Е на направление перемещения; dl перемещение.

В случае однородного поля последняя формула принимает вид

A=QElcosa,

где l — перемещение; a — угол между направлениями вектора Е и перемещения l.

Закон Малюса:

, (5.9)

где IП – интенсивность света, прошедшего поляризатор; IА – интенсивность света, прошедшего поляризатор и анализатор; φ – угол между плоскостями поляризатора и анализатора.

Интенсивность света, прошедшего поляризатор, связана с интенсивностью I0 естественного света, падающего на поляризатор соотношением:

.  (5.10)

Тепловое излучение

Закон Стефана-Больцмана:

,  (5.11)

где RЭ – энергетическая светимость (излучательность) абсолютно черного тела, Т – термодинамическая температура, σ – постоянная Стефана-Больцмана.

Если излучаемое тело не является абсолютно черным, то

, . (5.12)

Мощность излучения абсолютно черного тела:

,  (5.13)

где S – площадь излучающей поверхности.

Первый закон Вина:

,  (5.14)

где λmax – длина волны, на которую приходится максимум энергии излучения, Т – термодинамическая температура, C1=2.9∙10-3 м∙К.

Второй закон Вина:

, (5.15)

где r – спектральная плотность энергетической светимости, C2=1,29∙10-5 Вт/(м3∙К5).

 

Электростатические поля в технологии строительных материалов /изготовление линолеума, ворсистых покрытий/. Электростатические свойства текстильных материалов и обуви. Потенциальный характер электрического поля. Связь между вектором напряженности электрического поля и потенциалом. Проводники в электрическом поле. Электрическое поле внутри проводника и у его поверхности. Защита от электростатических полей. Конденсаторы. Соединение конденсаторов. Энергия электростатического поля. Объемная плотность энергии. Постоянный электрический ток. Классическая электронная теория электропроводности металлов. Закон Ома в дифференциальной форме.