Курс физики . Страница 149 (Добавлена 2012-05-26 21:11)
5)
Подставив в (95.4) выражение (94.3), получим
(95.6)
Производя дифференцирование при конкретном значении энергии (см. (95.5) и (95.6)), найдем искомую силу:
где знак минус указывает, что сила F является силой притяжения.
4. Энергия электростатического поля. Преобразуем формулу (95.4), выражающую энергию плоского конденсатора посредством зарядов и потенциалов, воспользовавшись выражением для емкости плоского конденсатора (C=?0?S/d) и разности потенциалов между его обкладками (??=Ed. Тогда
(95.7)
где V= Sd ? объем конденсатора. Формула (95.7) показывает, что энергия конденсатора выражается через величину, характеризующую электростатическое поле, ? напряженность Е.
Объемная плотность энергии электростатического поля (энергия единицы объема)
(95.8)
Выражение (95.8) справедливо только для изотропного диэлектрика, для которого выполняется соотношение (88.2): Р ={?0Е.
Формулы (95.4) и (95.7) соответственно связывают энергию конденсатора с зарядом на его обкладках и с напряженностью поля. Возникает, естественно, вопрос о локализации электростатической энергии и что является ее носителем ? заряды или поле? Ответ на этот вопрос может дать только опыт. Электростатика изучает постоянные во времени поля неподвижных зарядов, т. е. в ней поля и обусловившие их заряды неотделимы друг от друга. Поэтому электростатика ответить на поставленные вопросы не может. Дальнейшее развитие теории и эксперимента показало, что переменные во времени электрические и магнитные поля могут существовать обособленно, независимо от возбудивших их зарядов, и распространяются в пространстве в виде электромагнитных волн, способных переносить энергию. Это убедительно подтверждает основное положение теории близкодействия о том, что энергия локализована в поле и что носителем энергии является поле.
Задачи
11.1. Два заряженных шарика, подвешенных на нитях одинаковой длины, опускаются в керосин плотностью 0,8 г/см3. Какова должна быть плотность материала шариков, чтобы угол расхождения нитей в воздухе и керосине был один и тот же? Диэлектрическая проницаемость керосина ?=2. [1,6 г/см3]
11.2. На некотором расстоянии от бесконечной равномерно заряженной плоскости с поверхностной плотностью ? =1,5 нКл/см2 расположена круглая пластинка. Плоскость пластинки составляет с линиями напряженности угол ?=45?. Определить поток вектора напряженности через эту пластинку, если ее радиус r=10 см. [1,88 кВ?м]
11.3. Кольцо радиусом r=10 см из тонкой проволоки равномерно заряжено с линейной плотностью ? =10 нКл/м. Определить напряженность поля на оси, проходящей через центр кольца в точке А.
Предыдущая страница |
Следующая страница
|