Визуализация силовых линий поля

На рис.2.8 изображены силовые линии электрических полей в простейших случаях:

а, б) уединенный точечный заряд (“+”или “-” );

в) два одноименных точечных заряда;

г) два разноименных точечных заряда.

Опыт 2.4.Визуализация силовых линий поля.

Цель работы:

Визуализировать силовые линии поля.

Оборудование:

1.  Высоковольтный источник питания;

2.  Касторовое масло;

3.  Мелкие диэлектрические частицы

4.  Электроды;

Рис. 2.9.

К полюсам высоковольтного источника питания подсоединены электроды, погруженные в касторовое масло, в котором находятся мелкие диэлектрические частицы.

1.  Вблизи электрода возникает электростатическое поле, и эти частицы ориентируются вдоль поля, образуя хорошо видимые цепочки, напоминающие силовые линии электрического поля.

Рис.2.10.

2.  Если взять два практически точечных электрода и подать на них заряды одинакового знака, то картина силовых линий будет выглядеть следующим образом. Силовые линии словно отталкиваются друг от друга.

Рис.2.10.

3.  Если подать разноименные заряды, то картина изменится. Теперь силовые линии идут от тела с зарядом одного знака к телу с зарядом другого знака.

Рис.2.11.

4.  Модель плоского конденсатора. При включении напряжения, основная часть электрического поля сосредоточена внутри между пластинами. Оно там является практически однородным. В остальной области пространства поле слабое.

Рис.2.12.

5.  Модель цилиндрического конденсатора. Поле существует только между внутренним и внешними цилиндрами, где мы видим цепочки мелких диэлектрических частиц. В остальных областях пространства оно практически отсутствует.

Рис.2.13.

Вывод: Силовые линии каждой из представленных моделей различны.

Тесты к лекции №2.

Тест 2.1. Каков знак произведения для одноименных зарядов?

£

£

£

£

Тест 2.2. Выберите все правильные ответы.

К свойствам электрического заряда относятся:

£ Наличие дискретной природы

£ Взаимодействие между зарядами (одноименные — отталкиваются, разноименные притягиваются)

£ Зависимость от системы отсчета

£ Наличие особого вида материи

£ Потенциальность

Тест 2.3. Какой формулой выражается закон Кулона?

£

£

£

£

Тест 2.4.

Как называется следующий закон: "Сила электростатического взаимодействия двух точечных электрических зарядов в вакууме прямо пропорциональна произведению величин этих зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними "?

£ Закон Кулона

£ Закон Ома

£ Закон взаимодействия электрических зарядов

£ Закон взаимодействия точечных электрических зарядов

Тест 2.5

На концах невесомого стержня длиной 1 м находятся два невесомых шарика с зарядами +1 Кл и -1 Кл. На перпендикуляре, проведенном через середину стержня, на расстоянии 0,5 м от основания перпендикуляра расположен точечный заряд 1 Кл. Определить вращающий момент (в кН*м), действующий на стержень.

£ 1,1

£ 2,2

£ 1,3

£ 1,4

£ 2,6

Теорема Остроградского – Гаусса и ее применение[11]

3.1. Основные определения.

3.2. Теорема Остроградского – Гаусса для дискретного и непрерывного распределения зарядов.

3.3. Применение теоремы Остроградского – Гаусса для случаев:

3.3.1. Заряженная плоскость.

3.3.2. Две разноименно заряженные плоскости.

3.3.3. Заряженная нить.

3.3.4. Заряженная сфера.

3.3.5. Заряженный шар.

3.4. Аналогия между электростатическим и гравитационным полями.

3.1. Основные определения

1. Линейная плотность заряда – это физическая величина, численно равная заряду, приходящемуся на единицу длины:

Рис. 3.1.

(3.1)

Если . (3.1.1)

2. Поверхностная плотность заряда – это физическая величина, численно равная заряду, приходящемуся на единицу площади.

Рис. 3.2.

(3.2)

. (3.2.1)

3. Объемная плотность заряда – это физическая величина, численно равная заряду, заключенному в единице объема

Рис. 3.3.

. (3.3)

. (3.3.1)

4. – стационарное поле.

, (3.4)

, (3.5)

где – единичная нормаль к поверхности S.

(3.6)