Автор Анна Евкова
Преподаватель который помогает студентам и школьникам в учёбе.

Электрическое поле заряженного шара в физике - формулы и определение с примерами

Электрическое поле заряженного шара:

Пусть электропроводящий шар радиусом Электрическое поле заряженного шара в физике - формулы и определение с примерами

Определим напряженность поля, создаваемого заряженным шаром (сферой) в его центре, на поверхности и за его пределами. Для этого мы сначала разделим заряд Электрическое поле заряженного шара в физике - формулы и определение с примерами на несколько зарядов, равномерно распределенных по поверхности шара, т.е. Электрическое поле заряженного шара в физике - формулы и определение с примерами

Итоговая напряженность поля Электрическое поле заряженного шара в физике - формулы и определение с примерами и Электрическое поле заряженного шара в физике - формулы и определение с примерами любых одинаковых зарядов в центре шара на основе принципа суперпозиции равна нулю. Значит, внутри заряженной сферы напряженность поля будет равна нулю. 

Найдем напряженность поля в произвольной точке Электрическое поле заряженного шара в физике - формулы и определение с примерами, расположенной на расстоянии Электрическое поле заряженного шара в физике - формулы и определение с примерами от поверхности шара. Выделим пару зарядов Электрическое поле заряженного шара в физике - формулы и определение с примерами и Электрическое поле заряженного шара в физике - формулы и определение с примерами, расположенных симметрично линии Электрическое поле заряженного шара в физике - формулы и определение с примерами. Эти заряды создают напряженность на оси, направленной по оси Электрическое поле заряженного шара в физике - формулы и определение с примерами. Значит, силовые линии напряженности поля в точке за пределами шара соответствуют силовым линиям положительно заряженного точечного заряда, направленным из центра шара (рис. 7.5 б)

Электрическое поле заряженного шара в физике - формулы и определение с примерами

Напряженность электрического поля на поверхности заряженного шара определяется следующей формулой:

Электрическое поле заряженного шара в физике - формулы и определение с примерами

Из-за того, что напряженность поля, созданного в точке за пределами заряженного шара, одинаковы с полем, созданным точечным зарядом, напряженность поля, созданного в точке за пределами шара, определяется по формуле:

Электрическое поле заряженного шара в физике - формулы и определение с примерами

Это означает, что напряженность поля уменьшается обратно пропорционально квадрату расстояния (рис. 7.5 в).

Напряженность электрического поля зависит от свойств среды, в которой расположен заряд, создающий поле. Рассмотрим случай, когда между двумя противоположно заряженными пластинами помещен диэлектрик (рис. 7.6).

Электрическое поле заряженного шара в физике - формулы и определение с примерами

В диэлектрике свободных электронов очень мало. Основные электроны расположены в электронной оболочке атома. Под воздействием поля электрических зарядов пластин электронная оболочка деформируется. В результате центры положительных и отрицательных зарядов атома не накладываются друг на друга. Это явление называется поляризацией диэлектрика.

Напряженность поля Электрическое поле заряженного шара в физике - формулы и определение с примерами , создаваемого поляризованными атомами (молекулами), направлена противоположно напряженности основного поля Электрическое поле заряженного шара в физике - формулы и определение с примерами. В результате общая напряженность поля снижается Электрическое поле заряженного шара в физике - формулы и определение с примерами. Величина, показывающая во сколько раз уменьшается напряженность поля, называется диэлектрической восприимчивостью диэлектрика:

Электрическое поле заряженного шара в физике - формулы и определение с примерами

В таком случае напряженность поля в точке, расположенной на расстоянии Электрическое поле заряженного шара в физике - формулы и определение с примерами от точечного заряда, расположенного в диэлектрике, тоже уменьшается в ε раз:

Электрическое поле заряженного шара в физике - формулы и определение с примерами

Также сила взаимодействия точечных зарядов, расположенных в однородном диэлектрике, будет в Электрическое поле заряженного шара в физике - формулы и определение с примерами раз меньше, чем сила их взаимодействия в вакууме, и сила этого взаимодействия вычисляется с помощью следующего выражения:

Электрическое поле заряженного шара в физике - формулы и определение с примерами

Диэлектрическая восприимчивость – это безразмерная величина.