Лекции и конспекты по физике

Примеры решения задач
по электротехнике, физике
Электродинамика
Практическое занятие по физике
Контрольная работа
Семинарское занятие
Лекции и конспекты по физике
Электростатика
Магнитное поле постоянных токов
Атомные физика
РАДИОАКТИВНОСТЬ
Расчет выпрямителей, работающих на нагрузку
с индуктивной реакцией
Рассчитать параметрический стабилизатор
напряжения
ПРИНЦИП РАБОТЫ ВЫПРЯМИТЕЛЯ
Двухполупериодный мостовой выпрямитель
СГЛАЖИВАЮЩИЕ ФИЛЬТРЫ
ПРИМЕР РАСЧЕТА
ГРАФИЧЕСКИЙ МЕТОД РАСЧЕТА
СТАБИЛИЗАТОРА
Схема стабилизатора со сглаживающим фильтром.
Лабораторная работа
ИСТОЧНИКИ ИЗЛУЧЕНИЯ
ФОТОПРИЁМНИКИ
ИЗУЧАЕМАЯ ЛИНИЯ СВЯЗИ
ИЗУЧЕНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ
ВОЛОКОННЫХ СВЕТОВОДОВ
Практическая часть работы
РАСЧЕТ ТРАНСФОРМАТОРОВ
МАЛОЙ МОЩНОСТИ
ОПРЕДЕЛЕНИЕ  ТОКА ХОЛОСТОГО ХОДА
Конструктивный расчет обмоток
 

Поле внутри проводящего тела в условиях электростатики.

В проводящем теле, находящимся в электростатическом поле, вследствие явления электростатической индукции происходит разделение зарядов.

Отрицательные заряды смещаются на поверхность тела, обращенную в сторону более высокого потенциала, положительные – в противоположную сторону.

Внутри проводящего тела напряженность поля равна 0 (),т.к внешнее поле компенсируется полем зарядов,

расположенных на поверхности тела.

Все точки тела будут иметь , т.е. поверхность тела эквипотенциальна.

Если между какими – либо точками возникла бы разность потенциалов, то под действием её возникло упорядоченное движение электрических зарядов, т.е. электрический ток, что противоречило бы понятию электростатического поля.

4. Условия на границе проводящего тела и диэлектрика.

Если одна из сред – проводящая, то граничные условия изменятся. В проводящей среде векторы поля равны нулю, а потенциал всех точек проводника один и тот же.

Пусть

1ая среда – диэлектрик с проницаемостью e.

2ая среда – проводник.

Тогда граничные условия запишутся следующим образом:

  или 

  или 

  Ничего не меняется, если проводящее тело будет полым – во всей полости тела поле так же будет отсутствовать. Этим обстоятельством широко пользуются для электростатического экранирования, т.е. для защиты различных устройств от воздействий внешних электрических полей. С этой целью устройства помещают в замкнутые металлические оболочки, называемые экранами.

Подобную экранирующую роль играет защитная оболочка кабелей. Поле, существующее между отдельными жилами кабеля, не выходит за пределы оболочки и этим исключается электростатическое влияние кабеля на близлежащие провода линии связи.

5. Задачи электростатики и методы их решения.

Прямой задачей электростатики является нахождение поля по заданному закону распределения заряда. Если плотность заряда в каждой точке пространства известна, то потенциал как функция положения определяется уравнением Пуассона, решение которого имеет вид:

.

Поле находится как градиент потенциала .

Обратная задача – выявление зарядов по известному полю – сводится к дифференцированию .

Однако большей частью задача оказывается значительно сложнее. Обычно рассматривается система заряженных проводящих тел, окруженных диэлектриком, в котором отсутствуют объемные заряды. Заданы либо потенциалы всех тел j1,j2,...,jk, либо полные заряды тел: q1,q2,…,qk. Распределение же зарядов по поверхности каждого тела неизвестно и подлежит определению. В этом и заключается основная трудность задачи. Также неизвестным является и распределение потенциала в пространстве. Особенно усложняется задача для неоднородной и анизотропной среды.

1) (q=0) Если в диэлектрике нет зарядов, то потенциал искомого поля подчиняется уравнению Лапласа. Совокупность всех проводящих поверхностей образует границу области существования поля, на которой, как известно

.

Это равносильно следующим граничным условиям для потенциала, легко получаемым отсюда с помощью :

2) (q¹0) Если по условию задачи известны полные заряды тел, то для каждого тела должно быть удовлетворено условие:

Можно показать, что выполнение этих требований не только необходимо, но и достаточно, чтобы задача была решена единственным образом. Это важное положение часто называют теоремой единственности. Из теоремы единственности вытекают два следствия, имеющие важное практическое значение.

Первое следствие. Электростатическое поле (и соответствующее ему решение) в некотором объеме, ограниченном равнопотенциальными поверхностями, не изменится, если эти поверхности станут проводящими, т.е. превратятся в границы проводников, которым сообщены соответствующие потенциалы.

Второе следствие. Электростатическое роле по одну сторону поверхности S (необязательно равнопотенциальной) не изменится, если по другую сторону этой поверхности изменить параметры среды и распределение зарядов так, чтобы сохранились граничные условия на поверхности S.

Плоскопараллельное поле. Задача расчета весьма упрощается, если все величины, характеризующие поле, зависят только от двух координат. Такому условию удовлетворяет поле системы из нескольких бесконечно длинных параллельных друг другу цилиндрических проводов с зарядами, равномерно распределенными по их длине

Ёмкость. Если два каких – либо проводящих тела разделены диэлектриком и несут на себе равные по величине и противоположные по знаку заряды q1=q2=q,то в пространстве между ними создаётся электрическое поле

Поле и ёмкость параллельных несоосных цилиндров. Решенная в предыдущем разделе задача для двух линейных проводов даёт возможность найти поле между двумя параллельными несоосными цилиндрами, имеющими круглые сечения различных радиусов R1 и R2 .

Формулы Максвелла для определения потенциалов, зарядов и емкостей в системе проводников. Метод зеркальных изображений. Расчет поля заряженных проводников, расположенных вблизи плоских поверхностей, ограничивающих проводящую среду, сводится при помощи метода зеркальных изображений к расчету поля нескольких проводников при отсутствии проводящей среды.

Ротор (вихрь). Дифференциальная форма условия потенциальности электростатического поля. Электрическое поле постоянного тока. Законы Ома, Кирхгофа и Джоуля- Ленца в дифференциальной форме. Уравнение Лапласа для электрического поля в проводящей среде. Граничные условия на поверхности раздела двух проводящих тел.

Лабораторная работа по физике