Job 22
Lab 22k
Изследване на електростатични полета използване elektrolicheskoy баня
Основни характеристики на електростатичното поле.
В електростатично поле - това е област, през които влаковете взаимодействат фиксирани такси. За проучвания за откриване и полеви тест въведена концепцията заплащане. такса тест - положителен заряд точка не нарушава областта за изпитване (точка такса - тази такса е центрирана върху тялото, размерът на които могат да бъдат пренебрегвани в сравнение с разстоянията до друга zapryadov). На тестов Q 0. въведена в електрическото поле, произведено от една точка зареждане Q. Кулон сила да действа:
при което - вектора съставен от заряд Q на заряд Q 0. Съотношението е независим от въведе такса Q 0. т.е. Това е характеристика на самия терен.
Тук електрическото поле е векторна сила характеристика поле и числено равна на силата, с която полето действа на таксата за единица тест, въведен в даден момент от полето:
Силата на единица е 1 N / Cl - е напрежение електростатично поле, така че зарядът на 1 C да се упражни сила на 1 Н. Напрежението се изразява в V / m.
За графични изображения чрез електростатично вектор линия интензитет поле (електрическа линия). Тези линии са съставени така, че допирателните към него при всяка точка от областта съвпадат с посоката на напрежение в този момент. Електропроводни линии не се пресичат и насочени от положителния към отрицателния заряд. Според плътността на линиите на сила може да се съди от размера на напрежение. Ние се съгласи да се предположи, че напрежението в дадена точка в пространството е равен на броя на напрежение, с пресичане на единица площ доставени перпендикулярно на линията на напрежение. Невярно е еднаква, ако във всички точки в пространството е същото.
Ако полето се получава чрез система от такси, нетната силата, действаща по обвинение в тест, въведен в тази област точка е равна на геометричната сума на силите, които действат по обвинение тест от всяка точка такса отделно. Ето защо, интензивността в даден момент на терена е равен на:
Това съотношение се изразява принципа на суперпозиция на полета. интензивността на получената областта, произведено от системата на разходи, е равна на сумата от геометрична интензитета на полетата, генерирани в даден момент във всяка такса отделно.
Ние се въведе понятието вектор на потока на електричното поле. Сложете в електрическото поле на елементарни DS площ. в който областта може да се счита хомогенна. Ориентацията на тази област в пространството, определено от единица вектор нормално. нормален вектор единица може да бъде конструиран в две противоположни посоки. Един от тях е традиционно се приема за положително в тази посока и се държи нормално. В случай на затворена повърхност взето нормално да се вземе площта, обхваната от тази повърхност. Тогава вектора - числено равна на ДС. и неговата посока съвпада с посоката на нормалното.
Поток на електрическото поле вектор DS през повърхността се нарича скаларен продукт на вектори:
където - ъгълът между векторите и. проекцията на вектор на посоката на нормалното.
Потока вектор чрез всяка повърхност S.
Поток на алгебрични стойност, ако ъгълът - остра, след това; Ако ъгълът - тъп, след това.
Гаус теорема за електростатично поле интензивност:
Поток електрически вектор поле чрез произволно затворен върти равна на сумата от всички алгебрични zaradi разположени вътре повърхността разделени от:
Ако електрическото поле E0. създаване на свободни заряди, поставете изолатор, тя е поляризирана на повърхността изглежда, некомпенсиран заряд с повърхностна плътност. Некомпенсирани такси, които се появяват в резултат на диелектрична поляризация, твърдят, че са свързани. Този термин се подчертава, че свободата на движение е ограничена до таксите, свързани. Те може да се движи само в електрически неутрални молекули. Когато хомогенна диелектрик поляризация на обема се компенсира положителните и отрицателните заряди на молекулите, и изглежда не макроскопска свързан заряд.
Свързани такси срещащи се в повърхността на диелектрика, създаване на електростатично поле в диелектрик. Това поле е в противоположната страна на външното поле E0 на. Получената областта в диелектрика. Е = E0- Е ". където E '- поле, генерирано от съответните такси:
Така получената областта вътре диелектрик:
Ние намираме връзката между повърхностната плътност на обвързани таксите и polarisability. За тази част от единен диелектрик с форма на скосен цилиндър, поставен в единна електрическо поле насочена успоредно на оста на цилиндъра. На базата на цилиндъра ще бъде свързан с плътност на повърхността заплащане. На страничните лица на свързаните разходи биха възникнали, защото компенсира таксата в диелектрика е успоредна на тези лица. Ако S - цилиндър базова площ, диелектрична придобива диполен момент:
- това е най-Гаус теорема за електростатично поле в диелектрик. От (13) се вижда, че на потока вектор D чрез затворена повърхност се определя само от свободните такси. Формулировка Гаус теоремата на поле вектор D. електрически изместване поток през всяка затворена повърхност е равна на сумата на свободни такси, обхванати от тази повърхност.
Заместването в (12) на експресията (9), ние получаваме:
Така вектор D и Е са свързани с:
Deep физически смисъл D не е. вектор Е В задава поле в диелектрик и зависи от свойствата на средата. На терена E0. което създава свободни такси, обвързани такси, налагани област. Затова вектор г от свойствата на средата не зависи, характеризира областта на безплатни такси, но това, което се провежда в присъствието на свързаните такси.
Обвиненията са разположени във външната (по отношение на тази повърхност) пространство в величина не се отразява на потока.
Ние поставяме в електростатично поле на Q заряд Q0 точка заплащане. Да предположим, че заряд Q0 пътува по произволен пътя от точка 1 до точка 2.
В този случай, силата, приложена към таксата, тя работи. F сили работа в началното изместване DL е равна на:
Вектор количество наречен потенциал градиент показва посоката на най-бързото нарастване на потенциала. знак минус показва, че областта на вектор е насочен в посока на намаляване на капацитета.
За графично представяне на потенциалното използване еквипотенциални повърхности - тази повърхност на всички точки, където потенциал има една и съща стойност. Ние показваме, че еквипотенциалните линии са перпендикулярни на повърхността на електростатичното поле. Q0 ще се движат по таксата за изравняване на повърхността:
защото зарежда се движи заедно равнопотенциален повърхност,
но. Следователно, електростатично поле линии са перпендикулярни на еквипотенциални повърхности.
Изравняване на повърхността може да се направи чрез всяко поле точка, следователно тези повърхности могат да бъдат направени безкрайни. Уговорихме да извършват еквипотенциалните повърхности, така че потенциалната разлика между съседните повърхности има навсякъде едни и същи. След това, от плътността на еквипотенциални повърхности може да се съди за степента на напрегнатостта на полето. Най-дебел разположени повърхност, толкова по-бързо потенциални промени, когато се движат по протежение на нормалата към повърхността, следователно, по този местоположението, и по този начин.
При проектирането на вакуумни тръби, кондензатори, електронни лещи и други устройства, често трябва да се знае разпределението на електрическото поле в пространството между електродите на сложна форма. Аналитично изчисление поле е възможно само в най-проста конфигурация на електродите и обикновено е непрактично. За изследването на комплекс метод електростатични полета използва електролитната вана (метод сонда), където позицията на експериментално определените еквипотенциални линии, която позволява да се изгради линиите на полето, и да се намери напрежението в различните точки.
Електролитен баня, изработени от един добър изолатор
Електродите от захранващото напрежение се прилага Uo. която се контролира от волтметър.
Потенциалът на различни точки на полето се измерва с помощта на датчик, който е свързан към цифровия волтметър.
В дъното на електролитната вана е разположена решетка. При работа с помощта на тази мрежа на отделен лист хартия (милиметрова хартия) показва позицията на електродите и електрически модел поле е конструирана - еквипотенциална линия. Чрез експериментални данни изчислява интензивност стойност в различни точки на електричното поле.