Distribuția taxelor libere în conductor. Câmpul electric în interiorul conductorului și suprafața acestuia.
conductori electrici solitare sistem capacitate conductor, un condensator plat.
Sistemul energetic al tarifelor punct de încărcat conductor și condensator.
5. Energia câmpului electrostatic. Densitatea în vrac a energiei câmpului electrostatic.
1. Distribuția taxelor libere în conductor. Excesul de zaryadyraspolagayutsya încărcat conductor la suprafața sa din cauza repulsiei Coulomb. La fel ca taxele resping reciproc și tind să rămână cât de departe unul de altul.
Experiența arată că distribuția sarcinilor pe suprafața conductorului nu este uniformă și depinde în mod esențial de forma suprafeței sale. Densitatea sarcinii este scăzută în cazul în care curbura este neglijabilă sau chiar negativă. Pentru cazul câmpului electrostatic în interiorul conductorului electric este egal cu zero (), în caz contrar taxele în conductorul să se deplaseze sub acțiunea unui mod arbitrar mici câmpuri, iar acest lucru este un curent electric. Acest lucru înseamnă că potențialul în interiorul conductorului trebuie să fie constantă. (). Prin urmare, în cazul de încărcare de suprafață de echilibru conductor trebuie să fie ekvipotentsialnoy.Na de intensitate a câmpului de suprafață conductor să fie direcționată perpendicular (curgere altfel de-a lungul suprafeței curentului).
Sarcinile electrice de pe suprafața conductorului sunt aranjate cu o anumită densitate, de a crea un câmp electric în afara conductorului. Reprezintă o suprafață cilindrică mică formată de normalele la suprafața conductorului și baze suficient de mici, dintre care unul este situat în interiorul și celălalt în exteriorul conductorului (Fig. 19.1). Hraneste vector deplasare electrică prin partea interioară a suprafeței este zero, la fel ca în conductorul și, prin urmare.
În afara conductorului în imediata apropiere a tensiunii de-a lungul normalei la suprafață și astfel. Teorema Gauss pentru vectorul (deasupra suprafeței conductor poate fi dielectric)
în cazul în care; atunci. Din moment ce obținem de la:
Câmpul electric în apropierea suprafeței unui conductor este proporțională cu densitatea de încărcare de suprafață.
Aproape de corpuri de câmp porțiuni convexe pot fi atât de mare, încât ionizarea aerului și descărcarea corona din jur.
2. Protecția electrostatic.
Atunci când se face conductor neîncărcată într-un câmp electric, taxa se produce o separare. sarcini libere sunt formate pe o parte a excesului de sarcini negative, iar celălalt - excesul de sarcini pozitive (Figura 19.2.).
Acest fenomen se numește inducție și încărcare electrostatică - taxa induse. La starea de echilibru, câmpul în interiorul conductorului este zero. linie conductor de tensiune este perpendicular pe suprafața sa. conductorul neutru, introdus în câmpul electric rupe tensiunea liniilor - au început la sfârșitul pozitiv și negativ în sarcina indusă. În interiorul cutiei lipsește.
Pe proprietatea conductorilor pentru a proteja extern în câmp pe ESD protecție împotriva efectelor câmpurilor electrostatice externe. Atunci când unii - sau doresc să protejeze aparatul de câmpurile externe, este înconjurat de ecran conductor. Câmpul extern este compensată în interiorul ecranului care apare pe suprafața sarcinilor electrice. În acest caz, ecranul poate să nu fie continue, și sub forma unei rețele groase.
Rețineți că, dacă tarifele sunt situate în interiorul cavității. acestea provoacă apariția taxelor induse pe interior și pe suprafața exterioară a conductorului. Câmpul din interiorul cavității, în acest caz este diferit de zero.
3. Capacitatea electrică a conductorului rezistivitate.
Să presupunem că există un anumit conductor, cum ar fi șirag de mărgele de metal pe un suport dielectric. Noi practic transferat la porțiunea de conductor a taxei de la infinit (fig. 19.3). Creșterea taxei pe conductorul într-un anumit număr de ori va crește intensitatea câmpului la fiecare punct în spațiul din jurul conductorului la același număr de ori. În consecință, în același număr de ori crește activitatea de a deplasa o unitate de încărcare de la infinit la suprafața conductorului.
Să ne amintim că activitatea de a muta taxa de la infinit la un moment dat împărțit amploarea taxei are potențialul de la un anumit punct. Astfel, creșterea potențialului de ghidul nostru, atunci va fi proporțională cu taxa transferată, notată cu, atunci
taxa proportsionalnostimezhdu Coeficientul și potențialul caracterizează proprietatea de a acumula sarcină electrică, numită capacitatea electrică sau conductor capacitate. Capacitatea este numeric egal cu taxa, mesajul pe care conductorul conduce la o creștere a capacității de pe unitate.
Capacitate unitate - Farad. Farad capacitate egală între electrozi este de la 1 încărcare C o tensiune de 1 V. mai mici unități de containere: 1 microfarad; 1 nano farad; 1 pF. Potențialul sferei încărcat, în cazul în care - raza sferei. Prin definiție, capacitate
Astfel, capacitatea este proporțională cu raza sferei sferei. Cu toate acestea, acest lucru nu este cel mai eficient mod de a crește capacitatea. De exemplu, capacitatea totală a Pământului 700 uF. În general, capacitatea unui conductor izolat depinde de mărimea și forma.
Sistemul de sârmă capacitate electrică.
velichenie conductor capacitate poate fi realizată nu numai prin creșterea dimensiunii sale, dar mai aproape de ea alt conductor, încărcate sau neîncărcate. Acest lucru se datorează faptului că, sub influența câmpului creat de conductor încărcat pe swipe acestuia apar corpul indus (pe conductorul) sau conectat (în dielectric) taxe. Să fie niște ghid I cu o taxă cu un potențial. Capacitatea acestui conductor. Lângă loc un alt corp neutru II (Fig. 19.4). Acuzațiile în acest organism, sarcini opuse conductoarele sunt situate mai aproape de conductorul decât cu același nume și, prin urmare, au un impact mai mare asupra potențialului său. Prin urmare, pentru prezentarea la un conductor de încărcat - sau I potențiale scăderi ale corpului conductor (în valoare absolută). Prin principiul superpoziție potențiale sunt adăugate algebric dirijorului am potențiale scăderi apoi crește capacitatea electrică conductor I.
Aparate bazate pe capacitatea conductorilor de a crește capacitatea în prezența altor conductori (sau izolatori) sunt numite condensatoare.
Capacitatea electrică condensator plat.
Obținem formula pentru capacitatea condensatorului paralel placă infinit. În cazul în care suprafața de încărcare electrod pe acesta, iar constanta dielectrică a materialului dintre electrozi, intensitatea câmpului electromagnetic dintre electrozi este în cazul în care - densitatea de încărcare de suprafață. Diferența de potențial între electrozi, în care: - valoarea diferenței dintre electrozi. În cazul în care capacitatea unui condensator plan:
condensator plat capacitatea reală este determinată cât mai exact posibil, în cazul în care diferența dintre plăci este mult mai mică decât dimensiunile liniare ale electrodului. Din această formulă rezultă că pentru o capacitate mai mare, spațiul dintre electrozi să fie umplut cu un dielectric având o mare, crește suprafața electrozilor și pentru a reduce diferența dintre electrozi.
Sistemul energetic al taxelor puncte.
Să presupunem că avem două taxe
Acest lucru se va schimba în energia potențială a sistemului (era 0, devin). Pe de altă parte, în cazul în care se apropie de la infinit la taxa de la o distanță, de lucru, care este, ea poate fi reprezentat ca
Se poate demonstra că, pentru un sistem de trei taxe:
Energia potențială a sistemului de număr arbitrar de taxe este dată de:
în cazul în care - numărul total de taxe este potențialul produs de toate taxele, cu excepția a la punctul în care taxa de mii.
Energia unui conductor încărcat.
P
Noi considerăm energia condensatorului ca suma energiilor conductorilor care constituie condensator. Noi folosim, de asemenea, plăcile equipotentiality și să ia în considerare diferite taxe semn.
5. Energia câmpului electrostatic
Energia condensatorului încărcat poate fi exprimat prin valorile ce caracterizează câmpul electric în spațiul dintre electrozi.
Amatori intensitatea câmpului egal în decalajul, produsul - volumul ocupat câmp, atunci
Densitatea în vrac a energiei câmpului electrostatic.
Împărțind cantitatea de energie pentru a obține densitatea de energie
Deoarece electric offset. Izotropă vectori direcție dielectric coincid și, prin urmare, formula pentru densitatea de energie poate fi pus la forma:
Asta este, densitatea de energie poate fi exprimată ca suma densității energetice a densității energiei de vid și consumat pe polarizarea dielectric.
Cunoscând densitatea de energie la fiecare punct, puteți găsi energia completă a câmpului care ocupă volumul
Întrebări pentru auto-control.
Ce tensiune și potențialul electric, precum și distribuirea de încărcare în interiorul și pe suprafața unui conductor încărcat?
Ce este câmpul electric în interiorul conductorului, plasat într-un câmp electric? De ce?
Ceea ce se numește capacitatea electrică a unui conductor perfect? Ce depinde?
Cum de a calcula electrice capacitate conductor izolat și condensator plat?
expresie record retras conductor de energie încărcat și densitatea energiei volumetrică a câmpului electric.
Rezervor de alimentare Paradkofarad de lucru 1 microfarazi la care 1ladkami taxa țională la valoarea de încărcare are potențialul de la un anumit punct.
câmp electromagnetic. Pictura polyaelektricheskogo sită curent dependență magnetică de forma conductorului. Câmp conductor drept. câmp magnetic și un conductor cu un conductor de curent. prin care trece un curent electric într-un câmp magnetic trece printr-o.
sarcini libere compensa conductor camp electrostatic complet. 1.4.3. Scalar potențial Mișcarea de încărcare elektricheskogopolya din cauza elektricheskompole.
sistem de coordonate, sarcina pozitivă este elementul conductor staționar, are linie de elektricheskoepole egal. nu poate fi considerată corectă. Elektricheskogopolyaprovodnika absența unui curent efectuat într-un caz particular.