Таксономические единицы (категории) растений: Каждая система классификации состоит из определённых соподчиненных друг другу...
История развития пистолетов-пулеметов: Предпосылкой для возникновения пистолетов-пулеметов послужила давняя тенденция тяготения винтовок...
Топ:
Установка замедленного коксования: Чем выше температура и ниже давление, тем место разрыва углеродной цепи всё больше смещается к её концу и значительно возрастает...
Комплексной системы оценки состояния охраны труда на производственном объекте (КСОТ-П): Цели и задачи Комплексной системы оценки состояния охраны труда и определению факторов рисков по охране труда...
Процедура выполнения команд. Рабочий цикл процессора: Функционирование процессора в основном состоит из повторяющихся рабочих циклов, каждый из которых соответствует...
Интересное:
Финансовый рынок и его значение в управлении денежными потоками на современном этапе: любому предприятию для расширения производства и увеличения прибыли нужны...
Подходы к решению темы фильма: Существует три основных типа исторического фильма, имеющих между собой много общего...
Лечение прогрессирующих форм рака: Одним из наиболее важных достижений экспериментальной химиотерапии опухолей, начатой в 60-х и реализованной в 70-х годах, является...
Дисциплины:
2017-07-01 | 1393 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
Или используя понятие градиента скалярной величины grad U:` = - grad U,
т.е. напряженность в какой-либо точке электростатического поля равна градиенту потенциала в этой точке, взятому с обратным знаком.
В общем случае потенциал U - функция всех трёх декартовых координат рассматриваемой точки поля, причёмgrad U = ( U/ X) + ( U/ Y) + ( U/ Z) .
Поэтому проекции вектора на оси координат связаны с потенциаломполя т.o.: Ex = - U/ X;EY = - U/ Y;EZ = - U/ Z;
Если заряд перемещается в направлении d l, перпендикулярном силовой линии, т.е. перпендикулярно ` , то соs (Е, dl) = 0, Е l = 0 и dU/d l = 0 или U=const.
Следовательно, во всех точках кривой, ортогональной к силовым линиям, потенциал одинаков.
Геометрическое место точек с одинаковым потенциалом называется эквипотенциальной поверхностью.
Т.к. потенциал постоянен лишь вдоль кривых, ортогональных к силовым линиям поля, то и эквипотенциальные поверхности должны быть везде ортогональны к силовым линиям. Очевидно, что работа, совершаемая при перемещении электрического заряда по одной и той же эквипотенциальной поверхности, равна нулю.
Электрическое поле можно изобразить графически не только при помощи силовых линий, но и при помощи эквипотенциальных поверхностей. Вокруг каждой системы зарядов можно провести бесконечное множество эквипотенциальных поверхностей. Обычно их проводят т.о., чтобы разности потенциалов между любыми двумя соседними эквипотенциальными поверхностями были одинаковыми.
Зная расположение силовых линий электрического поля, можно построить эквипотенциальные поверхности и, наоборот, по известному расположению эквипотенциальных поверхностей можно в каждой точке поля определить абсолютное значение и направление вектора напряжённости электростатического поли.
|
Густота эквипотенциальных линий пропорциональна напряжённости поля: там, где больше Е, там и эквипотенциальные линии расположены теснее друг к другу.
Геометр место точ с одинаковой потенциальностью наз эквипотенциальной пов-ю.
Т.к. потенциал постоянен лишь вдоль кривых, ортогональных к силовым лин поля, то и эквипотенц пов-ти должны быть везде ортогональны к силовым линиям. Раб, совершпри перемещ эл заряда по одной эквипотенциальной пов-ти = 0.
Эл поле можно изобраз графич не только при пом силовых линий, но и при пом эквипотенц пов-тей. Вокруг кажд сист зарядов можно провести бесконеч множ-во эквипотенц пов-тей. Обычно их проводят т.о., чтобы разности потенц между люб 2 соседн эквипотенц пов-ми были одинаковыми.
Зная располож силов лин эл поля, можно построить эквипотенц пов-ти. и, наоборот, по известн располож эквипотенц поверхностей можно в кажд точке поля определ абсолютн знач и направл вектора напряжённости электростат поля.
Густота эквипотенц линий пропорц напряж-ти поля: там, где больше Е, там и эквипотенц лин располож теснее друг к др.
Найдем взаимосвязь между напряженностью электростатического поля, являющейся его силовой характеристикой, и потенциалом — энергетической характеристикой поля. Работа по перемещению единичного точечного положительного заряда из одной точки поля в другую вдоль оси х при условии, что точки расположены бесконечно близко друг к другу иx1–x2 = dx, равнаExdx. Та же работа равнаj1-j2=dj. Приравняв оба выражения, можем записать
(85.1)
где символ частной производной подчеркивает, что дифференцирование производится только по х. Повторив аналогичные рассуждения для осейyиz, можем найти вектор Е:
где i,j,k— единичные векторы координатных осей х, у,z.
Из определения градиента следует, что
т. е. напряженность Е поля равна градиенту потенциала со знаком минус. Знак минус определяется тем, что вектор напряженности Е поля направлен в сторону убывания потенциала.
|
Для графического изображения распределения потенциала электростатического поля, как и в случае поля тяготения, пользуются эквипотенциальными поверхностями — поверхностями, во всех точках которых потенциал jимеет одно и то же значение.
Если поле создается точечным зарядом, то его потенциал, согласно, . Таким образом, эквипотенциальные поверхности в данном случае — концентрические сферы. С другой стороны, линии напряженности в случае точечного заряда — радиальные прямые. Следовательно, линии напряженности в случае точечного заряда перпендикулярны эквипотенциальным поверхностям.
Линии напряженности всегда нормальны к эквипотенциальным поверхностям. Действительно, все точки эквипотенциальной поверхности имеют одинаковый потенциал, поэтому работа по перемещению заряда вдоль этой поверхности равна нулю, т. е. электростатические силы, действующие на заряд, всегда направлены по нормалям к эквипотенциальным поверхностям. Следовательно, вектор Е всегда нормален к эквипотенциальным поверхностям, а поэтому линии вектора Е ортогональны этим поверхностям.
Эквипотенциальных поверхностей вокруг каждого заряда и каждой системы зарядов можно провести бесчисленное множество. Однако их обычно проводят так, чтобы разности потенциалов между любыми двумя соседними эквипотенциальными поверхностями были одинаковы. Тогда густота эквипотенциальных поверхностей наглядно характеризует напряженность поля в разных точках. Там, где эти поверхности рас положены гуще, напряженность поля больше.
Итак, зная расположение линий напряженности электростатического поля, можно построить эквипотенциальные поверхности и, наоборот, по известному расположению эквипотенциальных поверхностей можно определить в каждой точке поля модуль и направление напряженности поля. На рис. для примера показан вид линий напряженности (штриховые линии) и эквипотенциальных поверхностей (сплошные линии) полей положительного точечного заряда (а) и заряженного металлического цилиндра, имеющего на одном конце выступ, а на другом — впадину (б).
Величина
|
|
Типы сооружений для обработки осадков: Септиками называются сооружения, в которых одновременно происходят осветление сточной жидкости...
Индивидуальные и групповые автопоилки: для животных. Схемы и конструкции...
Историки об Елизавете Петровне: Елизавета попала между двумя встречными культурными течениями, воспитывалась среди новых европейских веяний и преданий...
История создания датчика движения: Первый прибор для обнаружения движения был изобретен немецким физиком Генрихом Герцем...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!