МОЛЕКУЛЯРНАЯ  ФИЗИКА Термодинамика Электромагнитная индукция Радиоактивность. Элементы физики ядра Молекулярная физика и термодинамика Постоянный ток

Физика задачи. Примеры контрольной по разделам Механика, Молекулярная физика, Электростатика, Оптика

Пример 5. Два равных заряда |q1| = |q2| противоположных знаков создают электростатическое поле. В какой из отмеченных точек А, В или С напряженность электростатического поля наибольшая? Ответ обоснуйте.


Решение:

 Чтобы определить, в какой точке (А, В или С) напряженность наибольшая, надо в каждой точке показать направления векторов напряженностей, создаваемых каждым зарядом, а затем оценить величину суммарной напряженности. Для этого поместим мысленно в т.А пробный положительный заряд. Заряд q1 будет его отталкивать, и, следовательно, сила, действующая со стороны заряда q1, и напряженность  будут направлены влево. Отрицательный заряд будет притягивать, т.е.  будет направлена вправо.

 Рассуждая аналогичным образом, покажем направления   и  в точках В и С. Как следует из рисунка, только в т.В результирующая напряженность ЕВ равна сумме ЕВ = + (направления напряженностей совпадают и они равны по величине, поэтому на рисунке показан один вектор).

 В точках А и С суммарная напряженность равна разности напряженностей   и . Следовательно, наибольшая напряженность будет в т.В.

2. Напряженность поля, создаваемого распределенным зарядом

Сравнительно просто рассчитать напряженность поля симметрично распределенных зарядов, применяя теорему Гаусса.

Теорема Гаусса: поток вектора напряженности N электрического поля через любую замкнутую поверхность, охватывающую заряды, равен алгебраической сумме этих зарядов, деленной на e0 × e.

 (для вакуума);

 (для среды с диэлектрической проницаемостью ε).

В общем случае, если поле неоднородно, поток вектора напряженности (N) через замкнутую поверхность S находится суммированием бесконечно малых элементарных потоков, т.е. с помощью интеграла:

.

Подпись: Рис. 7
Здесь Еn – проекция вектора напряженности Е на направление нормали   к поверхности dS (рис.7)

.

Однако в целом ряде задач можно выбрать вспомогательную поверхность S, охватывающую заряд, такой, чтобы напряженность в каждой точке этой поверхности была одинакова по величине.

Если принять, что число силовых линий напряженности, пересекающих единичную площадку вспомогательной поверхности S, численно равно значению напряженности в точках, лежащих на этой поверхности, то

.

(Напомним, что линии напряженности электрического поля – это линии, касательные к которым в каждой точке совпадают с направлением вектора напряженности). Если угол a между векторами   и  равен 0, то ; по теореме Гаусса

.

Следовательно,

.

Зная величину заряда q и вычислив поверхность S, можно найти численное значение напряженности поля в данной точке. Нетрудно понять, что точка, в которой по условию задачи должна быть найдена напряженность поля, лежит на вспомогательной поверхности. Рассмотрим примеры применения теоремы Гаусса.

Интерференция света. Временная и пространственная когерентность. Условия образования максимумов и минимумов интенсивности. Интерференция от двух когерентных источников. Опыт Юнга. Интерференция света при отражении от тонких пластинок. Полосы равной толщины и полосы равного наклона. Кольца Ньютона.
Физика примеры решения задач Электромагнетизм Закон Ампера