To tylko jedna z 16 stron tej notatki. Zaloguj się aby zobaczyć ten dokument.
Zobacz
całą notatkę
POLE ELEKTRYCZNE Prawo Coulomba Na początek ważna uwaga.
Siła oddziaływania wzajemnego ładunków elektrycznych zależy od ośrodka, w którym ładunki te się znajdują. Modyfikacja pola elektrycznego przez ośrodki materialne będzie przedmiotem naszych szczegółowych rozważań. Na początek będziemy zakładać (bez dalszego przypominania), że ośrodkiem tym jest próżnia .
Siła oddziaływania wzajemnego ładunków elektrycznych stanowi treść prawa sformułowanego przez Coulomba. Siła wzajemnego oddziaływania dwóch nie poruszających się ładunków punktowych jest wprost proporcjonalna do iloczynu wartości tych ładunków oraz odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości między nimi. Zapisujemy to następująco
(8.1.1)
Występujący w tym wzorze współczynnik proporcjonalności wynosi
(8.1.2)
Wielkość nosi nazwę przenikalności elektrycznej próżni. Siły oddziaływania wzajemnego punktowych ładunków elektrycznych nazywamy często siłami kulombowskimi. : Kierunek wektora siły, której wartość określa prawo Coulmba, zgodny jest z kierunkiem wektora łączącego oba ładunki Na rysunku 8.1.1 jest to wektor , zaznaczony kolorem niebieskim. Kolorem czerwonym zaznaczony jest wersor o kierunku wektora . Rys.8.1.1. Kierunki sił oddziaływania wzajemnego dwóch ładunków: górna cześć rysunku - różnoimiennych, dolna część - jednoimiennych. (W górnej części rysunku jedynie dla przejrzystości wektory sił odsunięte są od prostej łączącej ładunki.) W przypadku ładunków jednoimiennych siła wzajemnego oddziaływania jest odpychająca, co ilustruje dolna część rysunku 8.1.1. Wektor siły oddziaływania wzajemnego dwóch ładunków dla oznaczeń przyjętych na rysunku 8.1.1 możemy więc zapisać w postaci
(8.1.3)
Zwróćmy uwagę, że w przypadku ładunków różnoimiennych (zaznaczonych na rysunku 8.1.1 kolorami: zielonym i czerwonym) iloczyn wartości ładunków ma znak ujemny.
Stwierdzono doświadczalnie, że obecność w pobliżu innych ładunków nie ma wpływu na siłę oddziaływania pomiędzy określonymi dwoma ładunkami. Jeśli więc przestrzeni oprócz danego ładunku znajduje się N innych ładunków , to wypadkowa siła działająca na ten ładunek wyniesie.
,
(8.1.4)
czyli jest sumą wektorową sił pochodzących od wszystkich N ładunków. Natężenie pola elektrycznego Ogólnie mówiąc - pole to przestrzeń posiadająca pewną własność . Przestrzeń w której znajdują się punktowe ładunki elektryczne ma taką własność, że na umieszczony tam inny ładunek działa siła, której wartość i kierunek określa prawo Coulomba. Taki punktowy ładunek q 0 , pozwalający wykryć istnienie pola elektrycznego nazywamy
(…)
… dowolnej (8.3.6)
Z postaci wzoru (8.3.6) widać, że jeżeli , to energia potencjalna równa jest tej stałej tzn. . Wtedy jednak znika oddziaływanie elektrostatyczne. Przyjmujemy więc, że stała ta równa jest zeru, a wtedy .
(8.3.7)
Wyrażenie to określa energię potencjalną ładunku będącego pod działaniem siły pochodzącej od ładunku znajdującego się w odległości . Energia ta równa jest pracy wykonanej…
… się w kierunku prostopadłym do kierunku natężenia pola, to zmiana potencjału wynosi zero. Mówimy wtedy, że ruch odbywa się po tzw. powierzchni ekwipotencjalnej. Kiedy zaś ruch odbywa się wzdłuż kierunku natężenia pola to zmiana potencjału z tym ruchem związana jest największa. Dla takiego przypadku możemy wzór (8.3.16) zapisać w postaci skalarnej. Niech kierunek wektora natężenia pola będzie zgodny z kierunkiem…
… nie jest jednakowa. Na ostrych zakończeniach przedmiotów metalowych gęstość ładunku jest szczególnie duża. Rzeczywiście, w miejscach takich powierzchnie ekwipotencjalne zbliżają się i zakrzywiają, odzwierciedlają bowiem w pobliżu przewodnika jego kształt. Duże zmiany potencjału oznaczają wzrost natężenia pola, patrz wzór (2.3.21), zaś duże natężenie pola odpowiada dużej gęstości powierzchniowej ładunku, wzór (8.5.2…
…, że przenikalność elektryczna nie jest dla tych materiałów wartością stałą, a zależy od wartości natężenia pola elektrycznego. Stan polaryzacji jest poza tym zależny także od polaryzacji wcześniejszej co sprawia, ze nie jest spełniona jednoznaczna zależność pomiędzy natężeniem pola a polaryzacją. Zjawisko to nosi nazwę histerezy. Krzywa przedstawiająca zależność polaryzacji od natężenia pola nosi nazwę pętli…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)