Физика (стр. 6 из 9)
Потенциал поля точечного заряда
Из (5.1)
.Из (.6.2)
.Значит, потенциал поля, создаваемого точечным зарядом q:
,здесь мы полагаем, что на бесконечности потенциал φ равен нулю.
Потенциал поля системы точечных зарядов
В общем случае:
,здесь qi - алгебраические величины.
Электрон-вольт - внесистемная единица работы
;  |  |
Проводник в электрическом поле
Проводник. Заряды в проводнике способны перемещаться по его объему под действием сколь угодно малой силы (свободные заряды).
Чаще всего эти заряды - электроны, у них:
Масса электрона очень мала, поэтому электроны перемещаются очень быстро.
Так, при Е = 1 В/м расстояние S = 1 м электрон пройдет в вакууме за
.В проводнике, из-за столкновений с ионами, средняя дрейфовая скорость электронов порядка 1мм/с, но скорость распространения электрического поля с=3·108 м/с.
Условия равновесия зарядов на проводнике
Равновесие -
.Внутри проводника
(объем проводника эквипотенциален)На поверхности проводника на заряд может действовать сила, направленная по нормали к поверхности, т.е.
- на поверхности, сама поверхность (7), (.8) - эквипотенциальная.Проводник во внешнем электрическом поле
Мысленный опыт:
 | Однородное электрическое поле напряженностью  |
 | Мгновенно внесли в поле металлический параллелипипед. Электроны под действием силы  начинают двигаться против поля. |
 | Через очень малое время часть электронов сместится к левой грани параллелепипеда, на правой - положительные ионы. Перераспределившиеся заряды создают поле E', направленное навстречу E0. Когда величина E' сравняется с Е0, тогда результирующее поле в проводнике E = E0 - E' = 0, перераспределение электронов закончится. |
Электроемкость уединенного проводника
| Заряд q1 создаёт на уединённом проводнике потенциал φ1. | Заряд q2= 2q1 создаёт на том же проводнике потенциал φ2= 2φ1. |
Значит,
.Таким образом:
 | - постоянная для данного проводника величена. |
С - электроемкость уединенного проводника.
.Единица емкости - фарада, Ф.
Электроемкость конденсатора
Конденсатор - это два проводника, обычно плоской цилиндрической или сферической формы, расположенные на небольшом расстоянии друг от друга. Проводники, обкладки конденсатора, заряжают разноименными зарядами, равными по абсолютной величине:
.Емкость конденсатора:
.Электроемкость плоского конденсатора
Плоский конденсатор - это две плоские пластины расположенные на небольшом расстоянии друг от друга.
Поле плоского конденсатора было рассмотрено в разделе (4.4.2)
 | По (7): по (4.4.2):  по (4.4.1):  |
Из (11):
Энергия электрического поля
 | (4.4.1) | Рассмотрим движение пластины с зарядом q- в поле пластины с зарядом q+. |
q+ = q- = q,
.Напряженность поля пластины q+:
(4.4.2).Работа по перемещению пластины q- (5.3.1):
См. (3.5)
Поле
в объеме ΔV исчезло, значит работа A12 совершена за счет убыли энергии поля: 
.В единице объема поля запасена энергия:
,где
.Плотность энергии электрического поля в вакууме
В случае неоднородного поля:
, и энергия электрического поля в объеме V: 
.Энергия заряженного конденсатора
Энергия электрического поля плоского конденсатора, как следует из (12), равна
,здесь V=Sd - объем конденсатора.
Из (7) для однородного поля следует, что
,здесь разность потенциалов φ1 - φ2 обозначена буквой U. В результате для энергии электрического поля получим:
.Эта формула верна для конденсаторов любой формы. Таким образом, энергия заряженного конденсатора:
.здесь
С - емкость конденсатора, U - разность потенциалов на его обкладках.
Электрическое поле в диэлектрике
Диэлектрик
Заряды, входящие в состав молекул диэлектрика, прочно связаны друг с другом и под действием внешнего поля могут лишь немного смещаться в противоположные стороны.
Два типа диэлектриков - полярные и неполярные
Полярные - центры "+" заряда и центры "-" заряда смещены, например, в молекуле воды H2O.
Модель полярного диэлектрика жесткий диполь:
Дипольный момент молекулы:
.Неполярные диэлектрики - центры распределения "+" и "-" зарядов совпадают, молекула (атом) симметричны. Например, атом водорода. У него в отсутствии поля центр распределения отрицательного заряда совпадает с положением положительного заряда. При включении поля положительный заряд смещается в направлении поля, отрицательный - против поля:
| модель неполярного диэлектрика - упругий диполь: |  |
Дипольный момент этого диполя пропорционален электрическому полю
.Поляризованность диэлектрика (вектор поляризации) - это дипольный момент единицы объема: