7 (1106074), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Напряжённость поля , создаваемого зарядом на расстоянии равна

и таким образом .

Поскольку заряд приближается к рассматриваемой точке, которую мы считаем фиксированной, то , и окончательно .

б)- найдём напряжённость поля , используя формальные выражения

,

Т аким образом или .

110. Плоский конденсатор, представляющий собой две круглые пластины, заряжают постоянным током , направление которого показано на рис. 95. Выберем замкнутую поверхность , охватывающую одну из пластин. Чему равны

1)

где и - плотности тока проводимости и тока смещения.

2) Приняв радиус провода , радиус пластины конденсатора построить качественно графики зависимостей и как функций .

3) Определить напряжённость магнитного поля возникающего в зазоре между пластинами конденсатора, в зависимости от расстояния от оси конденсатора Чем объяснить скачок напряжённости поля при переходе через поверхность пластины конденсатора?

1) Используем формальные выражения. Всегда выполняется уравнение непрерывности или .

Таким образом ,

2 ) См. рис. 96.

3) , и таким образом -

внутри конденсатора

, т.е. . Таким образом - вне конденсатора.

Таким образом, при переходе через пластину наблюдается скачок напряжённости магнитного поля этот скачок обусловлен наличием радиальных токов, текущих по поверхности пластин в процессе зарядки конденсатора.

1 11. Известно, что в поле постоянных токов напряжённость электромагнитного поля и его энергия остаются постоянными. Так что работа сторонних электродвижущих сил полностью переходит в тепло. Действительно, для замкнутой цепи постоянного тока, например, количество тепла, выделившегося в единицу времени , где - сила тока в цепи, - величина э.д.с. в цепи.

С другой стороны, работа сторонних сил совершается только в тех участках поля, где отлична от нуля, тогда как джоулево тепло выделяется во всех участках цепи. Как объяснить данный факт в рамках теории поля?

В полевом представлении для объяснения этого факта следует допустить, что энергия, затрачиваемая источниками сторонних э.д.с., совершает свой путь до места потребления (т.е. выделения в форме тепла) в качестве энергии электромагнитной.

Рассмотрим участок цилиндрического однородного провода длины ограниченный двумя сечениями, перпендикулярными к его оси (рис. 97).

Пусть - радиус провода, - его сечение, - его объём, - сила тока в проводе. Допустим, что магнитное поле вблизи провода совпадает с полем бесконечного проводника, тогда на поверхности провода напряжённость магнитного поля будет равна , а магнитные силовые линии будут являться концентрическими окружностями.

Рассмотрим случай, когда в рассматриваемом участке провода . Электрический вектор направлен в этом случае по направлению тока и равен (согласно закону Ома) вектор и вектор перпендикулярны друг другу. Таким образом, на поверхность вектор Умова-Пойтинга

При этом вектор направлен по внутренней нормали к поверхности провода.

Таким образом, в этом случае через внешнюю поверхность проводника энергия втекает в проводник из окружающего пространства в количестве

,

где - объём рассматриваемого куска провода (через основание цилиндра энергия не протекает, так как касательна к этим направлениям). Итак, это количество энергии равно джоулеву теплу выделяемому на этом участке.

Таким образом, в тех участках проводника, в которых , выделяемая током тепловая энергия притекает в проводник из окружающего его пространства. В это пространство она должна поступать из тех участков провода, в которых совершается работа сторонних сил. Возьмём участок, где (есть источник). Тогда, согласно закону Ома,

, а .

Первый член представляет, как ранее показано, поток энергии, направленный внутрь провода; второй имеет обратное направление (так как вообще говоря, параллелен ), т.е. представляет из себя поток энергии, вытекающий из провода через его боковую поверхность.

Таким образом, из мест, где находятся источники сторонних сил (э.д.с.) электромагнитная энергия вытекает и распространяется по проводу, втекая в него на всех участках.

2.9. ВОПРОСЫ

1. Дайте определение электрическому заряду как физической величине.

2. Каким способом задаётся электрический заряд как физическая величина?

3. Что такое элементарный электрический заряд?

4. Существует ли в природе свободный, т.е. не связанный с каким-либо телом, электрический заряд?

5. Дать формулировку закона сохранения заряда.

6. Какой заряд называют точечным?

7. Что называют поверхностной плотностью заряда?

8. Что называют объёмной плотностью заряда?

9.Что называют линейной плотностью заряда?

10. Почему закон Кулона называют фундаментальным?

11. Дайте формулировку закона Кулона.

12. От чего зависит величина коэффициента пропорциональности в законе Кулона?

13. Является ли потенциальной сила Кулона?

14. Чем обусловлена физическая природа электрического заряда?

15.Сформулировать принцип суперпозиций для кулоновских сил.

16. Чему равна потенциальная энергия системы точечных зарядов?

17. Сформулировать принцип суперпозиции для электростатики.

18. Чему равна потенциальная энергия поверхностных и объёмных зарядов?

19. Чем обусловлена физическая природа кулоновского взаимодействия?

20. Что такое электростатическое поле?

21. Дайте определение напряжённости электрического поля.

22. Сформулировать принцип суперпозиций напряжённостей.

23. Записать выражение для напряжённости поля точечного заряда.

24. Дайте определение потенциала электростатического поля.

25. Чему равен потенциал поля точечного заряда?

26. Чему равен потенциал поля системы точечных зарядов?

27. Чему равен потенциал объёмных, поверхностных и линейных зарядов?

28. Записать формулу связи напряжённости и потенциала .

29. Дать определение элементарного потока напряжённости электрического поля.

30. Дайте формулировку теоремы Гаусса-Остроградского для электростатического поля в вакууме в интегральном виде.

31. Дайте определение силовой линии электрического поля.

32. Какая поверхность называется эквипотенциальной?

33. Перечислите свойства силовых линий.

34. Может ли силовая линия электростатического поля быть замкнутой?

35. Сформулировать систему дифференциальных уравнений электростатического поля в вакууме.

36. Какими моделями описывается вещество в электростатике?

37. Что такое свободные заряды?

38. Какие заряды называют связанными?

39. Перечислить основные свойства проводников в электростатическом поле.

40. Что такое индуцированные заряды?

41. Что называют электроёмкостью уединённого проводника?

42. Что такое конденсатор?

43. Чему равна ёмкость плоского конденсатора?

44. Что такое поляризационные заряды?

45. Что такое вектор электрического момента диэлектриков?

46. Что такое вектор поляризации ?

47. Как связан вектор поляризации с плотностью связанных зарядов?

48. Что такое вектор электростатической индукции ?

49. Как связаны между собой векторы и в диэлектрике?

50. Записать теорему Гаусса-Остроградского для системы зарядов, расположенных в произвольной среде.

51. Перечислить свойства силовых линий вектора .

52. Чему равна объёмная плотность энергии электрического поля при наличии диэлектрика.

53. Запишите систему уравнений Максвелла для системы зарядов, расположенных в произвольной среде.

54. Дайте определение термину "электрический ток".

55. Дайте определение величинам "сила тока" и "плотность тока".

56. Дайте формулировку закона Ома для участка цепи.

57. Что такое напряжение.

58. Что такое сопротивление проводника.

59. Сформулируйте закон Джоуля для участка цепи.

60. Записать законы Ома и Джоуля в дифференциальной форме.

61. Как объясняют тот факт, что поле постоянного тока потенциально?

62. В чём состоит условие стационарности токов?

63. Запишите уравнение непрерывности для постоянного тока.

64. Нарисуйте качественный график распределения потенциала вдоль замкнутой цепи постоянного тока.

65. Какие силы называют сторонними?

66. Дайте определение электродвижущей силы.

67. Записать закон Ома для неоднородного участка цепи постоянного тока.

68. Чему равно общее количество джоулева тепла, выделяющегося на неоднородном участке цепи в единицу времени?

69. Что такое линейный элемент тока?

70. Является ли магнитное поле постоянного тока физическим объектом?

71. Дайте определение вектора магнитной индукции.

72. Как определить направление вектора магнитной индукции?

73. Дайте формулировку закону Био-Савара-Лапласа.

74. Запишите формулу Ампера.

75. Запишите, чему равна сила взаимодействия двух элементов токов.

76. Дайте определение силовой линии магнитного поля.

77. Перечислить свойства силовых линий магнитного поля.

78. Чему равен поток магнитной индукции через произвольную замкнутую поверхность?

Характеристики

Список файлов лекций