Пред.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO
Еще в Поэтому в общем случае решение вопроса о результирующем поле Исключение составляет случай, когда все пространство, где имеется поле Теперь заполним все пространство, где есть поле, однородным диэлектриком. В таком диэлектрике вслед- ствие его поляризации появятся только поверхностные связанные заряды Внутри же проводника поле по-прежнему будет отсутствовать Согласно теореме Гаусса Но если заряды, создающие электрическое поле, всюду на границе раздела уменьшились в Умножив обе части этого равенства на поле вектора D в рассматриваемом случае не меняется. Формулы (3.29) и (3.30), оказывается, справедливы и в более общем случае, когда однородный диэлектрик целиком заполняет объем между эквипотенциальными поверхностями поля В указанных случаях напряженность E поля связанных зарядов находится в простой связи с поляризованностью Это соотношение легко получить из формулы В других случаях, как уже было отмечено, дело обстоит значительно сложнее, и формулы (3.29)-(3.31) становятся не справедливыми. Следствия. поля тех же сторонних зарядов, но при отсутствии диэлектрика. Отсюда следует, что потенциал где где В простейшем случае, когда однородный диэлектрик заполняет все пространство между обкладками конденсатора, разность потенциалов где Задачи 3.1. Поляризованность диэлектрика и связанный заряд. Точечный сторонний заряд Решен и е. Воспользуемся уравнением (3.6), взяв в качестве замкнутой поверхности сферу радиусом где Здесь радиусов откуда В нашем случае и выражение (2) после соответствующих преобразований будет иметь вид Это и есть искомый результат. 3.2. Теорема Гаусса для вектора D. Бесконечно большая пластина из однородного диэлектрика с проницаемостью Решение. 1. Рис. 3.11 воспользуемся теоремой Гаусса для вектора D (ибо нам известно распределение только сторонних зарядов). Возьмем в качестве замкнутой поверхности прямой цилиндр высотой один торец которого совпадает со средней плоскостью пластины. Пусть площадь сечения этого цилиндра равна Графики функций Этот результат справедлив для обеих поверхностей пластины. Таким образом, если сторонний заряд Для определения объемной плотности связанного заряда воспользуемся уравнением (3.9), которое в нашем случае будет иметь наиболее простой вид: Отсюда видно, что связанный заряд распределен по объему равномерно и имеет знак, противоположный стороннему заряду. 3.3. Однородный диэлектрик имеет вид сферического слоя, внутренний и внешний радиусы которого равны а и . Изобразить примерные графики напряженности Е и потенциала 甲 электрического поля как функции расстояния Решение. 1. Воспользуемся теоремой Гаусса для вектора D, взяв в качестве замкнутой поверхности сферу радиусом где Искомая напряженность График зависимости При этом должно быть учтено и условие нормировки: Следует обратить внимание на то, что график где Соответствующие графики зависимостей 3.4. Сторонние заряды равномерно распределены с объемной плотностью Решение е. 1. Для определения Графики функций Для нахождения объемной плотности связанных зарядов достаточно повторить рассуждения, которые привели нас к формуле (3.11), и мы получим Этот результат можно получить и иначе — с помощью уравнения (3.9). А именно, так как где 3.5. Емкость проводника. Найти емкость шарового проводника радиусом а, окруженного примыкающим к нему слоем однородного диэлектрика с наружным радиусом в и про- ницаемостью в. Изобразить примерные графики зависимостей поля Рис. 3.13 Решение. После интегрирования этого выражения получим: Графики зависимостей Р ешение. Согласно определению емкости конденсатора ( где предполагается, что внутренняя обкладка имеет заряд После подстановки последнего выражения в (1) и соответствующего интегрирования найдем: 3.7. Теорема Гаусса и принцип суперпозиции. Имеется диэлектрический шар, который сохраняет состояние поляризации после выключения внешнего электрического поля. Если шар поляризован однородно, то напряженность поля внутри него где использовано, что напряженность поля внутри равномерно заряженного шара 3.8. Граничные условия. Вблизи точки Воспользовавшись условиями (3.22) и (3.24) на границе раздела диэлектриков, найдем: где 3.9. Точечный заряд q находится в вакууме на расстоянии Рис. 3.16 заполняющего все полупространство. Проницаемость диэлектрика в. Найти: 1) поверхностную плотность связанных зарядов как функцию расстояния Решени е. 1. Воспользуемся непрерывностью нормальной составляющей вектора D на границе диэлектрика (рис. 3.17): или где слагаемое Здесь учтено, что ностный заряд на плоскости отсутствует. Проинтегрировав это уравнение по 3.10. Точечный заряд q находится на плоскости, отделяющей вакуум от безграничного однородного диэлектрика с проницаемостью \&. Найти модуль векторов D и Решение В данном случае из условия непрерывности нормальной составляющей вектора D следует, что Отсюда сразу видно, что Итак, в данном случае поверхностный связанный заряд отсутствует (кроме точек, непосред- Рис. 3.18 ственно прилегающих к точечному стороннему заряду где Кроме того, из условия непрерывности тангенциальной составляющей вектора Из последних двух условий находим, что и напряженность электрического поля во всем пространстве Видно, что при Полученные результаты графически представлены на рис. 3.18. Следует обратить внимание на то, что поле D в данном случае определяется не только сторонними зарядами (иначе оно имело бы вид поля точечного заряда).
|
1 |
Оглавление
|