![]() ТОР 5 статей: Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы КАТЕГОРИИ:
|
Основні характеристики електричного поля
Електричне поле - це поле, яке створюється електричними зарядами і здійснює взаємодію між ними. Частинним випадком є електростатичне поле; воно створюється нерухомими електричними зарядами, величина яких не змінюється з плином часу. Електричне поле можна виявити та дослідити за його дією на інші електричні заряди. З цією метою використовують пробні заряди, величина та розміри яких настільки малі, що вони не викликають перерозподілу зарядів в оточуючих тілах, а, отже, не спотворюють досліджуване поле. Силовою характеристикою електричного поля є, як відомо, напруженість Е - векторна величина, яка дорівнює відношенню сили, що діє з боку поля на розміщений в даній точці пробний заряд q, до величини цього заряду: Мал. 2.1. Мал. 2.2. Розмірність напруженості електричного поля в системі СІ: [Е] = Н/Кл = В/м. Графічно електричне поле зображують за допомогою ліній напруженості (силових ліній). Силові лінії - лінії, дотичні до яких в кожній точці електричного поля збігаються з вектором напруженості у цій точці. Силові лінії електростатичного поля незамкнені: вони починаються на позитивних зарядах і закінчуються на негативних або продовжуються у нескінченність (мал. 2.1). Густота силових ліній, тобто їх число на одиницю площі, пропорційна до модуля напруженості. Скалярну фізичну величину, яка дорівнює dN = E*dS*cosα, називають потоком вектора напруженості електричного поля через поверхню площею dS. Тут Поряд з напруженістю для характеристики електричного поля використовують ще одну векторну величину - електричну індукцію D. Електрична індукція не залежить від діелектричних властивостей середовища, а отже, не змінюється при переході з одного середовища в інше. Для поля у вакуумі: де проникність вакууму (електрична стала). Для ізотропного середовища з відносною діелектричною проникністю ε Розмірність електричної індукції в системі СІ: [D] =(Кл2/Н*м2)*Н/Кл = Кл/м2. Електростатичне поле потенціальне, тобто робота його сил по переміщенню електричного заряду q між двома точками не залежить від форми траєкторії, а визначається лише початковим та кінцевим положеннями заряду. Як відомо, робота сил потенціального поля дорівнює зменшенню потенціальної енергії: де ф - потенціал. Потенціал - скалярна фізична величина, яка характеризує здатність поля здійснювати роботу і визначається відношенням потенціальної енергії пробного заряду, вміщеного в дану точку поля, до величини цього заряду Розмірність потенціалу: Геометричне місце точок, що мають однаковий потенціал, називають еквіпотенціальною поверхнею (на мал. 2.1 зображені пунктирними лініями). При переміщенні заряду вздовж еквіпотенціальної поверхні Зв'язок між напруженістю і потенціалом. Розглянемо переміщення позитивного точкового заряду dl на достатньо малу відстань з точки 1 в точку 2, на якій силу Мал. 2.3 де а - кут між векторами переміщення та сили. Припустимо, що через - точки 1 та 2 проходять еквіпотенціальні поверхні з потенціалами Прирівнявши цей вираз та (2.7), матимемо: Це рівняння виражає зв'язок напруженості електричного поля з потенціалом: проекція вектора напруженості поля на заданий напрям дорівнює швидкості зменшення потенціалу в цьому напрямі. Можна сказати, що вектор напруженості електричного поля в будь-якій точці дорівнює градієнту потенціали, взятому зі знаком "-". Таким чином, вектор напруженості електричного поля збігається з напрямком найбільшої зміни потенціалу. Знак "-" у формулі (2.10) показує, що вектор Е спрямований в бік зменшення потенціалу. Якщо поле однорідне (Е - const), то остання формула набирає вигляду, відомого з шкільного курсу фізики: де l - відстань вздовж напрямку Е між точками з потенціалами Принцип суперпозиції електричних полів. Розглянемо сукупність точкових електричних зарядів Потенціал результуючого поля (р дорівнює алгебраїчній сумі потенціалів % полів, створених окремими точковими зарядами: Формули (2.12) та (2.13) використовують для обчислення напруженості та потенціалу електричного поля, створеного будь-якими зарядженими тілами.
Електричний диполь
Вивчення цього питання має практичне значення, оскільки молекули багатьох речовин є природними диполями. Крім того, окремі органи та біологічні тканини в процесі своєї життєдіяльності створюють електричні поля, схожі з полем диполя. В даному параграфі розглянемо як поле диполя, так і поведінку диполя в зовнішньому електричному полі. Диполем називають сукупність двох рівних за величиною точкових зарядів q протилежного знака, що знаходяться один від одного на малій відстані l, яку називають плечем диполя. Плечу диполя присвоюють напрямок від заряду -q до заряду +q (мал. 2.4). Лінія, що проходить через електричні заряди, називається віссю диполя. Основна характеристика диполя - електричний (дипольний) момент. Мал. 2.4. Електричний момент диполя вимірюють в кулон-метрах ([р] = Кл-м), а дипольні моменти молекул з причини їхніх малих значень - в позасистемних одиницях - Дебаях (Ц): Знайдемо вираз для потенціалу поля, створеного диполем у деякій віддаленій Мал. 2.5. Мал. 2.6. Враховуючи, що відстані до точки А від зарядів Застосуємо формулу (2.16) для знаходження різниці потенціалів між двома рівновіддаленими від диполя точками А і В (мал. 2.6). Проведемо через точку 0 пряму, паралельну до АВ. Нехай γ- кут утворений цією прямою і вектором p, тоді Отже, Таким чином, ми бачимо, що різниця потенціалів у двох рівновідцалених від диполя точках пропорційна проекції моменту диполя на пряму, що сполучає ці точки, і залежить від синуса половини кута, під яким видно ці точки. Отриманий результат дозволяє встановлювати залежність між різницею потенціалів в двох точках поля і параметрами диполя (орієнтацією в просторі, величиною р) і використовується при реєстрації біопотенціалів в електрографії (кардіографії, енцефалографії, міографії тощо). Диполь в електричному полі. Розглянемо спочатку поведінку диполя в однорідному електричному полі напруженості Е = const. На заряди диполя діє пара сил: де Мал. 2.7. Мал. 2.8. У неоднорідному полі, де напруженість змінюється від точки до точки, диполь не тільки орієнтується вздовж ліній напруженості, а й втягується в область більшої напруженості. Це відбувається за рахунок нерівності сил Сила F спрямована у бік більшої напруженості і досягає максимального значення, коли
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:
|