Напряженность электростатического поля. Напряженность поля точечного заряда и системы точечных зарядов. Принцип наложения полей.

Электрическое поле создается электрическими зарядами или просто заряженными телам, а также действует на эти объекты независимо от того, движутся они или неподвижны. Если электрически заряженные тела неподвижны в данной системе отсчета, то их взаимодействие осуществляется посредством электростатического поля. Силы, действующие на заряды (заряженные частицы) со стороны электростатического поля, называется электростатическими силами.

Количественной характеристикой силового действия электрического поля на заряженные частицы и тела служит векторная величина Е, называемая напряженностью электрического поля.

Рассмотрим заряд q как «источник» электрического поля, в которое на расстоянии r помещен единичный пробный заряд q / =+1, т.е. заряд, который не вызывает перераспределение зарядов, создающих поле. Тогда по закону Кулона на пробный заряд будет действовать сила

Следовательно, вектор напряженности электростатического поля в данной точке численно равен силе , действующей на пробный единичный положительный заряд q / , помещенный в эту точку поля

где – радиус – вектор, проведенный от точечного заряда в исследуемую точку поля. Единицей измерения напряженности является = / . Напряженность направлена по радиусу – вектору, проведенному из точки в которой находится заряд, в точку А (в сторону от заряда, если заряд положителен, и к заряду – если заряд отрицателен).

Электрическое поле называется однородным, если вектор его напряженности одинаков во всех точках поля, т.е. совпадает как по модулю, так и по направлению. Примерами таких полей являются электростатические поля равномерно заряженной бесконечной плоскости и плоского конденсатора вдали от краев его обкладок. Для графического изображения электростатического поля пользуются силовыми линиями (линии напряженности ) – воображаемыми линиями, касательные к которым совпадают с направлением вектора напряженности в каждой точке поля (рис.10.4.- изображены сплошными линиями). Густота линий определяется модулем напряженности в данной точке пространства.

Линии напряженности разомкнуты – они начинаются на положительных и заканчиваются на отрицательных зарядах. Силовые линии нигде не пересекаются, так как в каждой точек поля его напряженность имеет одно единственное значение и определенное направление.

Рассмотрим электрическое поле двух точечных зарядов q 1 и q 2 .

Пусть – напряженность поля в точке а , создаваемая зарядом q 1 (без учета второго заряда), а - напряженность поля заряда q 2 (без учета первого заряда). Напряженность результирующего поля (при наличии обоих зарядов) может быть найдена по правилу сложения векторов (по правилу параллелограмма, рис. 10.5).

Напряженность электрического поля от нескольких зарядов находиться по принципу суперпозиции электростатических полей , согласно которому напряженность результирующего поля, создаваемого системой зарядов, равна геометрической сумме напряженностей полей, создаваемых в данной точке каждым из зарядов в отдельности.

Принцип суперпозиции применяется при расчете полей, созданных дискретными зарядами, например, диполем.

Электрический диполь – это система двух одинаковых по величине и противоположных по знаку зарядов + Q и - Q (рисунок 4).

Прямая, проходящая через оба заряда, называется осью диполя. Вектор , проведенный от отрицательного заряда к положительному называется плечом диполя.

Расчет напряженности поля в произвольной точке С достаточно сложен. На практике чаще всего необходимо рассчитать напряженность на оси диполя и на перпендикуляре к оси, восстановленном к центру диполя на расстоянии от центра r .

В точках, расположенных на оси диполя, или Величины напряженностей E M и E N определяются по формулам

Если , то , где - электрический момент диполя.

В точках, на прямой, проходящей через центр диполя перпендикулярно его оси, напряженность равна векторной сумме и , причем При расстояния АМ = r и AN = r , тогда из подобия треугольников AE M E N и MAN получаем

Примером диполя может служить, например, поляризованная молекула. Поведение электрических диполей определяет свойства диэлектриков, которые будут рассмотрены в дальнейшем.

Конец работы -

Эта тема принадлежит разделу:

ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОЕ ПОЛЕ

Физические и химические свойства вещества от атома до живой клетки в значительной степени объясняются электрическими силами Электрические... Электростатическое... Пример Среда e Вакуум Воздух Керосин Вода...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Неоднородные цепи
Электрическая цепь, в которой непрерывное протекание тока обеспечивается за счет сторонних сил, называется н

МАГНИТНОЕ ПОЛЕ В ВАКУУМЕ
Вблизи неподвижных зарядов возникает электростатическое поле. Движение зарядов (протекание электрического тока) приводит к появлению новой формы материи – магнитного поля. Это особа

Циркуляция вектора магнитной индукции
По аналогии с электростатикой определяется понятие циркуляции вектора по замкнутому контуру

Контур с током в однородном магнитном поле
Применим закон Ампера к прямоугольному контуру с током в однородном магнитном поле. На ребра “a” действует сила

Контур с током в неоднородном магнитном поле
Если контур с током находится в неоднородном магнитном поле, то на разные его участки действуют неодинаковые силы

Контур с током в радиальном магнитном поле
Из формул (37) и (38) следует, что в однородном магнитном поле вращающий момент, действующий на контур с током максимален, если

Электродвигатели
Из рисунка 23 следует, что при выбранной ориентации полюсов магнита и направления тока а контуре вращающий момент направлен «на нас», то есть стремится повернуть контур против часов

Работа магнитного поля
Если действующая на проводник с током со стороны магнитного поля сила ампера вызывает его перемещение, то о

Намагниченность веществ
Различные вещества в магнитном поле намагничиваются, то есть приобретают магнитный момент и сами становятся источниками магнитных полей. Результирующее магнитное поле в среде является суммой полей,

Диа-, пара- и ферромагнетики и их применение.
Магнитный момент атома включает несколько составляющих, где

Диамагнетики
У некоторых атомов (Cu, Au, Zn и др.) электронные оболочки имеют такое строение, что орбитальный и спиновый моменты взаимно скомпенсированы, и в целом магнитный момент атома равен н

Парамагнетики
У атомов таких веществ, как Al, Mn, Os и др. нескомпенсирован суммарный орбитальный момент, то есть в отсутствие внешнего поля у них имеются собственные магнитные моменты. Тепловое

Ферромагнетики и их применение
Вещества, у которых магнитная проницаемость достигает сотен и даже миллионов единиц, выделе

ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ
В основе современного способа производства электроэнергии лежит физическое явление электромагнитной индукции, открытое Фарадеем в 1831 г. Современная энергетика все больше

Явление электромагнитной индукции
Рассмотрим сущность электромагнитной индукции и принципы, которые приводят к этому явлению. Предположим, что проводник 1-2 перемещается в магнитном поле со скоростью

Электрогенератор
Закон Фарадея относится к фундаментальным законам природы, и является следствием закона сохранения энергии. Он широко применяется в технике, в частности, в генераторах. Основная час

Самоиндукция
Явление электромагнитной индукции наблюдается во всех случаях, когда изменяется магнитный поток, пронизывающий контур. В частности, магнитный поток создается и током, текущим в самом контуре. Поэто

Переходные процессы в цепях с индуктивностью
Рассмотрим цепь, содержащую индуктивность и активное сопротивление (рисунок 44). В исходном состоянии ключ S находился в нейтральном положении. Пусть в момент времени t

Взаимная индукция. Трансформатор
Явление взаимной индукции – это частный случай явления электромагнитной индукции. Поместим два кон

УРАВНЕНИЯ МАКСВЕЛЛА
К середине XIX века было накоплено большое количество экспериментальных фактов по электричеству и магнетизму. Неоценимый вклад в это внес М. Фарадей, венцом творческих успехов котор

Энергия магнитного поля
Рассчитаем энергию магнитного поля. Для этого вычислим работу источника тока в цепи с индуктивностью. При установлении тока в такой цепи по закону Ома имеем iR = ε

Вихревое электрическое поле
В соответствии с законом Фарадея для электромагнитной индукции в контуре, который движется в магнитном поле, возникает ЭДС, пропорциональная скорости изменения магнитного потока в э

Ток смещения
В соответствии с прямой гипотезой Дж. Максвелла изменяющееся магнитное поле порождает переменное электрическое поле. Обратная гипотеза Максвелла утверждает, что переменное электриче

Уравнения Максвелла
В 1860-65 гг. Максвелл развил теорию единого электромагнитного поля, которое описывается системой уравнений Максвелла

Измеряют с помощью пробного заряда q п. Как изменится модуль напряженности, если величину пробного заряда увеличить в 2 раза?

#Не изменится #Увеличится в 2 раза #Уменьшится в 2 раза #Увеличится в 4 раза

Задача 2. Сложность 1

Как изменится напряженность электрического поля, созданного точечным зарядом, при увеличении расстояния от него в 2 раза?

#Не изменится #Уменьшится в 2 раза #Уменьшится в 4 раза #Уменьшится в 16 раз

Задача 3. Сложность 1

Какая из приведенных ниже формул является определением напряженности электрического поля?

;

#Обе формулы #Только первая #Только вторая #Ни одна из них

Задача 4. Сложность 1

Какое направление в точке O имеет вектор напряженности электрического поля созданного двумя одноименными зарядами?

#налево #направо #вверх #вниз

Задача 5. Сложность 2

M от ее расстояния r d между зарядами диполя считать много меньшим расстояния r до точки M .

#E M ~ 1/r 4 #E M ~ 1/r 3 . #E M ~ 1/r 2 . #E M ~ 1/r . #Напряженность E M не зависит от r

Задача 6. Сложность 2

Как зависит напряженность поля в точке M от расстояния r до центра диполя (см. рис.)? Расстояние d между зарядами диполя много меньше расстояния r .

#E M ~ 1/r 4 #E M ~ 1/r 3 . #E M ~ 1/r 2 . #E M ~ 1/r . #Напряженность E M не зависит от r

Задача 7. Сложность 2

Как зависит напряженность электрического поля бесконечной равномерно заряженной плоскости от расстояния R до плоскости?

#E ~ 1/r 3 . #E ~ 1/r 2 . #E ~ 1/r . #Напряженность не зависит от расстояния до плоскости

Задача 8. Сложность 2

Точечный заряд +q +q за пределами сферы, то поток вектора напряженности электростатического поля через поверхность …

Задача 9. Сложность 2

Точечный заряд +q находится в центре сферической поверхности. Если увеличить радиус сферической поверхности, то поток вектора напряженности электростатического поля через поверхность …

# не изменится # увеличится # уменьшится

Задача 10. Сложность 2

Точечный заряд +q находится в центре сферической поверхности. Если уменьшить радиус сферической поверхности, то поток вектора напряженности электростатического поля через поверхность …

# не изменится # увеличится # уменьшится

Задача 11. Сложность 2

Точечный заряд +q находится в центре сферической поверхности. Если заряд сместить из центра сферы, оставляя его внутри нее, то поток вектора напряженности электростатического поля через поверхность …

# не изменится # увеличится # уменьшится

Задача 12. Сложность 2

Точечный заряд +q находится в центре сферической поверхности. Если добавить заряд +q

# увеличится # уменьшится # не изменится

Задача 13. Сложность 2

Точечный заряд +q находится в центре сферической поверхности. Если добавить заряд -q внутрь сферы, то поток вектора напряженности электростатического поля через поверхность …

# уменьшится # увеличится # не изменится

Задача 14. Сложность 1

Модуль напряженности однородного электрического поля внутри плоского конденсатора равен … , если напряжение на его обкладках 10 В, а расстояние между обкладками 5 мм?

#2000; #2; #0,5; #50.

Задача 15. Сложность 2

Модуль силы взаимодействия между двумя одинаковыми точечными зарядами по 3 мкКл каждый, находящимися в вакууме, равен 100 мН. Тогда расстояние между, равно … .

#0,9; #0,81; #81; #90.

Задача 16. Сложность 1

С равно а С ориентирован в направлении…

Задача 17. Сложность 1

Электрическое поле создано одинаковыми по величине точечными зарядами и . Если q 1 = - q , q 2 = + q , а расстояние между зарядами и от до точки С равно а , то вектор напряженности поля в точке С ориентирован в направлении…

Задача 18. Сложность 2

равен нулю через…

#поверхность ; #поверхности ; #поверхность ; #поверхность .

Задача 19. Сложность 2

Дана система точечных зарядов в вакууме и замкнутые поверхности . Поток вектора напряженности электростатического поля равен нулю через поверхности …

#поверхность #поверхность #поверхность .

Ответ: 2,3.

Задача 20. Сложность 1

На проводящей сфере радиуса 40 см находится заряд 0,1 мкКл. Модуль напряженности электрического поля на расстоянии 0,6 м от поверхности сферы равен ….

#300; #600; #900; #1200.

Задача 21. Сложность 1

Плоский конденсатор зарядили так, что напряженность поля равна 315 В/м, и отключили от источника тока. Модуль напряженности поля вблизи одной пластины этого конденсатора равен …, если другую пластину убрать.

#0; #157,5; #315; #630.

Задача 22. Сложность 1

Электрическое поле создано одинаковыми по величине точечными зарядами q 1 и q 2 .

Если , а расстояние между зарядами и от зарядов до точки С одинаково, то вектор напряженности поля в точке С ориентирован в направлении...

Задача 23. Сложность 2

Укажите, на каком графике правильно показана зависимость напряженности электростатического поля Е от расстояния r между центром равномерно заряженной проводящей сферы радиусом R и точкой, где определяется напряженность.

# # # #

Задача 24. Сложность 2

Электрическое поле создано двумя бесконечными параллельными плоскостями, заряженными с поверхностными плотностями и Качественную зависимость проекции напряженности поля от координаты х вне пластин и между пластинами отражает график...

# # # #

Задача 25. Сложность 1

Жесткий электрический диполь находится в однородном электростатическом поле.

Момент сил, действующий на диполь, направлен...

#вдоль вектора напряженности #от нас #против вектора напряженности #к нам

Задача 26. Сложность 2

Поток вектора напряженности электростатического поля через замкнутую поверхность S равен …

Задача 27. Сложность 2

Задача 28. Сложность 2

На рисунке показаны эквипотенциальные линии системы зарядов и значения потенциала на них. Вектор напряженности электрического поля в точке А ориентирован в направлении...

Задача 29. Сложность 1

В какой области на линии, соединяющей точечные заряды +q и -2q , находится точка, в которой напряженность поля равна нулю?

Задача 30. Сложность 1

Вектор напряженности результирующего электростатического поля, создаваемого одинаковыми по величине точечными зарядами в центре равностороннего треугольника имеет направление...

Задача 31. Сложность 2

Напряженность электростатического поля, создаваемого точечными зарядами 2q и -q может быть равной нулю в точке...

Задача 32. Сложность 2

Величина напряженности электростатического поля, создаваемого равномерно заряженной сферической поверхностью радиуса R, в зависимости от расстояния r от ее центра верно представлена на рисунке...

# # # #

Задача 33. Сложность 1

При помещении диэлектрика в электрическое поле напряженность электрического поля внутри бесконечного однородного изотропного диэлектрика с диэлектрической проницаемостью e…

#останется неизмененной #уменьшается в e раз #остается равной нулю #увеличивается в e раз

Задача 34. Сложность 2

На рисунке показаны эквипотенциальные линии системы зарядов и значения потенциала на них. Вектор напряженности электрического поля в точке А ориентирован в направлении …

Задача 35. Сложность 2

В центре сферы радиусом R, равномерно заряженной отрицательным зарядом -q . находится положительный заряд +q . Зависимость напряженности поля от расстояния r до центра сферы правильно показана на графике...

# # #

Задача 36. Сложность 2

Зависимость потенциала электростатического поля от координаты х показана на рисунке.

Проекция вектора напряженности E x этого поля зависит от координаты х , как показано на графике …

# # # #

Задача 37. Сложность 1

Направление вектора напряженности электрического поля совпадает с направлением силы, действующей на …

# незаряженный металлический шар, помещенный в электрическое поле # отрицательный пробный заряд, помещенный в электрическое поле # положительный пробный заряд, помещенный в электрическое поле # ответа нет, так как напряженность поля - скалярная величина

Задача 38. Сложность 1

Сила, действующая в поле на заряд в 0,00002 Кл, равна 4 Н. Напряженность поля в этой точке равна...

# 200000 Н/Кл # 0,00008 В/м # 0,00008 Н/Кл # 5×10 -6 Кл/Н

Задача 39. Сложность 1

На точечный заряд q со стороны точечного заряда Q действует сила притяжения F . Заряд q увеличивают в 4 раза. Напряженность поля, создаваемого зарядом Q , в точке пространства, где расположен заряд q …

# не изменится # увеличится в 4 раза # уменьшится в 4 раза # зависит от расстояния между зарядами

Задача 40. Сложность 1

F . Чему будет равен модуль силы взаимодействия между телами, если электрический заряд каждого тела увеличить в n раз?

# nF # n 2 F # F/n # F /n 2

Задача 41. Сложность 2

Модуль силы взаимодействия между двумя точечными заряженными телами равен F . Чему будет равен модуль силы взаимодействия между телами, если электрический заряд каждого тела уменьшить в n раз?

# nF # n 2 F # F/n # F /n 2

Задача 42. Сложность 1

Проводящему полому шару с толстой оболочкой (на рисунке показано сечение шара) сообщили положительный электрический заряд. В каких областях напряженность электростатического поля равна нулю?

# только в I # только в II # только в III # в I и II

Задача 43. Сложность 1

Два электрических заряда значениями 2×10 -9 Кл и - 4×10 -9 Кл расположены на расстоянии 0,1 м друг от друга, причем отрицательный правее положительного. Куда направлена напряженность электрического поля в точке, расположенной на линии, соединяющей заряды, на 0,1 м правее отрицательного заряда?

# вправо # влево # равна нулю # вертикально вверх # вертикально вниз.

Задача 44. Сложность 3

Точечный заряд q создает на расстоянии R электрическое поле напряженностью E 1 = 62,5 В/м. Три концентрические сферы радиусами R , 2R и 3R несут равномерно распределенные по их поверхностям заряды q 1 = +2q , q 2 = -q , и q 3 = +q , соответственно (см. рис.). Чему равна напряженность поля в точке А , отстоящей от центра сфер на расстоянии 2,5R ?

# 5 В/м # 10 В/м # 15 В/м # 1 кВ/м

Задача 45. Сложность 3

Четыре одинаковых заряда q расположены на плоскости в вершинах квадрата со стороной L и удерживаются в равновесии связывающими их попарно нитями (см. рис.). Сила отталкивания соседних зарядов Н. Чему равна сила натяжения Т каждой из нитей?

# 2,7 × 10 -2 Н # 3 × 10 -2 Н # 1 Н # 5 Н

Задача 46. Сложность 1

Поток вектора напряженности электрического поля через сферическую поверхность равен Ф Е (Ф Е > 0). Внутри сферы добавили заряд +q, a снаружи - -q. При этом поток вектора напряженности электрического поля через сферическую поверхность...

#увеличился #не изменился #уменьшился #стал равен нулю.

Задача 47. Сложность 2

Электростатическое поле образовано двумя параллельными бесконечными плоскостями, заряженными разноименными зарядами с одинаковой по величине поверхностной плотностью заряда. Расстояние между плоскостями равно d. Распределение напряженности Е такого поля вдоль оси х , перпендикулярной плоскостям, правильно показано на рисунке...

# # # #

Задача 48. Сложность 2

Два проводника изготовленные из одного материала равной длины, но разного сечения (S 1 > S 2) включены последовательно в цепь. Напряженность электрического поля...

#больше в проводнике с сечением S 1 #больше в проводнике с сечением S 2 #одинакова в обоих проводниках #в проводнике с сечением S 1 может быть как больше, так и меньше.

Задача 49. Сложность 2

Дана система точечных зарядов в вакууме и замкнутые поверхности S 1 , S 2 и S 3 . Если поток вектора напряженности электростатического поля через замкнутую поверхность S # #

Задача 52. Сложность 2