koniec1.doc

(250 KB) Pobierz
Fizyka 2

 

1. Pole elektryczne. Prawo Coulomba. Natężenie pola elektrostatycznego E.

q(+)   q(-)   e - ład. elementarny

1C = 1A × 1s

e @ 1,602 × 10-19 C

 

Prawo Coulomb-a

             r(w.)



  a1                 a2   

e0 @ 8,85 × 10-12 F/m    - przenikalność elektryczna próżni

   zasada superpozycji



Natężenie pola elektrycznego

 

Niech Q – wytwarza pole

 

 

Q+ - linie na zewn.    Q- - linie do wewn.

  - zasada superpozycji

 

Ładunek rozciągły

1. Ładunek liniowy     l - gęstość liniowa ładunku





                  l                             [l] = [C/m]



 

2. Ładunek powierzchniowy   s - gęstość powierzchniowa ładunku    [s] = [C/m2]

 

3. Ładunek objętościowy (przestrzenny).

r - gęstość objętościowa ładunku 

[r] = [C/m3]              r = dQ/dV

gdy    E(w.) ^ S   => FE = E × S

 

 

2. Strumień wektora natężenia pola elektrostatycznego. Prawo Gaussa.

Tw. Gauss-a

Całkowity strumień nat. pola E(w.) przez pow. zamkniętą S = całkowity ład. zawarty wewnątrz pow. S / e0

                     E(w.) ^ S  

Równanie całkowe - prawo Gaussa

 

 

3. Praca sił pola elektrostatycznego.

Energia potencjalna elektrostatyczna.

r0 -> ¥   Wp(¥) = 0  

Praca na przeniesienie ład. z r0 do r

W = Wp(r) - Wp(r0)

 

4. Potencjał elektrostatyczny. Związek między potencjałem i natężeniem pola.

Potencjał elektryczny.

- skalar    V(¥) = 0

Wp(r) = q × V(r)

W = Wp(r) - Wp(r0) = q V(r) – q V(r0)

W = q [ V(r) - V(r0) ] = q × DV

 

Ogólnie

    =>



Poten-cjał el. od ładunku rozcią-głego

 

Różnicowy związek między nat. pola E(w.) a potencjałem V.

                  (1)                       dr’(w.)

 

           r0(w.)

 

 

                                   (2)

                 r(w.)

 

 

E(w.) = -ÑV

W układzie kartezjańskim:

E(w.) = -ÑV = [-V/x , -V/y , -V/z ] =

= - [ V/x , V/y , V/z ] Ñj

         EX        EY        EZ

 

 

5. Dipol elektryczny. Moment dipolowy. Potencjał i natężenie pola od dipola.

Dipol elektryczny.

 

            p (w.)                moment dipolowy 

p(w.) =(df) q l(w.)

  +q              l -> 0    |



              q -> ¥   |  =>  p(w.) = const



             l (w.)

 

   -q

Potencjał i natężenie pola elektr. E(w.) od dipola elektr.

 

        p(w.)

                    a   r1 (w.)                          P

          +q                  r (w.)

                   a

         l             900

                    r2 (w.)

           -q

1. Obliczamy V(P)

r2 - r1 = l cosa              a = Ð( p(w.) , r(w.) )

r1 r@ r2

    

V ~ 1/r2                Dla ład. punktowego  V ~ 1/r

              Dla dipola              V ~ 1/r2

q l=|p(w.)| 

2. Obliczamy nat. pola E(w.) (od dipola)

 



                                     Er









   p (w)                              P



                 r (w.)





    +q                               s        E

             

                 da                  Ea

     -q

              E(w.) = -gradV = -Ñ V

E(w.) = [Er , Ea ]  ;  Er = -V/r  ;  Ea = -V/s,

s = r a    ;  Ea = - V / ra

 

Dla ładunku punktowego  E ~ 1/r2

Dla dipola              E ~ 1/r3

Gdy               a=0 Er=2ql / 4pe0r3  , Ea=0

              a=p/2   Er=0   Ea=ql / 4pe0r3

 

 

6. Dipol w zewnętrznym polu elektrycznym. Moment siły i energia dipola.

Dipol elektryczny w zewnętrznym polu E(w.)

1. Energia dipola p(w.) w polu E(w.)

                -q                            r2(w.)      +q

 

R(w.)+r1(w.)   R

                         R(w.)+r2(w.)

 

 

 

R(w.), r2(w.), r1(w.)

Wd = qV(R+r2)-qV(R+r1)=q[V(R+r2)-V(R+r1)]

Wd = q|r2-r1| × DV/|r2-r1|= -q|r2-r1| × (- DV/|r2-r1|)

            p

Wd = - p(w.) E(w.)  Ep –s. pola (na kier. P(w.)

a) ­E(w.) ­p(w.)  Wd = -E× p < 0

b) ­E(w.) ®p(w.)  Wd = 0  a = p/2

c) ­E(w.) ¯p(w.)   Wd = p E > 0

 

2. Obliczam moment siły działającej na dipol przez pole elektr. (E(w.) )

y

              r             

       F1(w.)                            P(w.)

 

 

                            x

M (w.) = r(w.) x F(w.)     M = W / a

a=Ð( p(w.) , E(w.) )      M= /a (-p × E cosa)

= p E sina                     M(w.) = p(w.) x E(w.)

 

Liczenie dokładne dla dowolnego pola E(w.)

M(w.) = p(w.) x E(w.) + R(w.) x (p(w.) × V(w.))

V=[/x ; /y ; /z]

 

 

7. Metale w polu elektrycznym.

Metale (przewodniki)

1. Bardzo duża liczba ład. swobodnych.

                    -                    +

       Ez        -                +          V = const.

                    -            +              dla metali

E = - ÑV = 0

2. Natężenie pola E(w.) przy powierzchni metalu.           E = s/e0

...

Zgłoś jeśli naruszono regulamin