Атомная физика | Физические законы механики | Термодинамика | Электричество | Магнетизм | Оптика | Молекулярная физика | Физмат.ру
Математика 1 семестр | Математика 2 семестр | Математика 3 семестр | Математика 4 семестр | Интегралы | 1 курс

Электромагнитное и электростатическое поле Заряд потенциал Электростатика

 Поле диполя.

 

 

Диполем называется такое распределение заряда, для которого полный заряд равен нулю, однако дипольный момент не равен нулю: . Легко предъявить такое распределение. Пусть мы имеем два одинаковых точечных заряда, но противоположных знаков. . Дипольный момент у нас был определён: . это что означает? заряд в маленьком элементе объёма dq умножается на радиус-вектор и суммируется по всем зарядам, если записать это дело через сумму, то это будет так: . Вот этот интеграл, если представить всё это как совокупность точечных зарядов, изображается вот такой суммой, каждый заряд умножается на свой радиус-вектор и всё складывается.

Между прочим, в механике, если мы брали бы массу частицы, умножали на радиус-вектор и суммировали, чтобы мы получили? Мы получили бы массу системы умноженную на радиус-вектор центра масс. Если начало координат выбрать в центре масс системы, то «дипольный момент – распределение масс» всегда равнялся бы нулю. Электрический заряд имеет разные знаки, здесь ситуация другая.

Значит, дипольный момент для нашей системы равняется: . Дипольный момент двух одинаковых по величине и противоположных по знаку зарядов – это вектор, идущий из отрицательного заряда в положительный, умноженный на заряд.

Теперь найдём электрическое поле. Пусть дипольный момент, вектор , в начале координат ориентирован вдоль оси ОХ, . Вычислим поле в точке (х,0,0).

 , где .

Тогда .

Мораль такая: на оси ОХ напряжённость поля убывает как , то есть она обратно пропорциональна кубу расстояния, от точечного заряда – обратно пропорциональна квадрату расстояния. Направление вектора  в точке (х,0,0) задаётся направлением вектора , то есть напряжённость направлен вдоль оси ОХ.

 Теперь возьмём точку (0,у,0). . Это что означает? Что для этого диполя вектор  в точке (х,0,0) такой, а здесь в точке (0,у,0) вектор - и по величине в два раза меньше, на том же самом расстоянии, х=у.

 

 


Электрический диполь, ориентированный таким образом, создаёт поле с такими силовыми линиями:

Вот такую структуру имеет поле диполя.

 

Многие молекулы обладают дипольным моментом, и с этим связаны свойства вещества, которые мы рассмотрим в следующий раз.

Теорема Гаусса для электростатического поля в диэлектрике: поток вектора электрического смещения через любую замкнутую поверхность определяется только свободными зарядами, а не всеми зарядами внутри объема, ограниченного данной поверхностью:

 .

Закон преломления векторов и

 .

ПРОВОДНИКИ В ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОМ ПОЛЕ

Электростатическое экранирование – внутрь проводника поле не проникает:

.

Электрическая емкость уединенного проводника – физическая величина, численно равная заряду, который необходимо сообщить проводнику для того, чтобы изменить его потенциал на единицу:

.

Электрическая емкость шара:

.

Электрическая емкость конденсаторов:

плоского: ;

цилиндрического: ;

сферического: .

В пространстве, окружающем любое движущееся заряженное тело существует магнитное поле. В частности, магнитное поле существует вокруг любого электрического тока. Магнитное поле проявляет себя, в частности, по действию на магнитную стрелку (магнитное действие тока). Магнитное поле прямого тока. Линии, вдоль которых в магнитном поле располагаются оси маленьких магнитных стрелок называют магнитными линиями магнитного поля. Направление магнитной линии совпадает с направлением от "юга" к "северу" в магнитной стрелке.
cybex pallas цена