Metoda de învățare pentru simularea câmpului electrostatic

E Lab -1

Scopul lucrării. familiarizarea cu o metodă de modelare a câmpurilor electrostatice, construcția și liniile de câmp echipotențiale, calcularea și evaluarea erorii de calcul intensitate.

Câmpul electrostatic este un tip special de materie: ea are loc în spațiul din jurul sarcinilor electrice fixe, și asigură interacțiunea dintre particule și organisme responsabile. Câmpul electrostatic la fiecare punct se caracterizează printr-o putere (intensitate) și valorile energetice (potențiale).

Intensitate Valoarea polyavektornaya electrostatică egală cu forța cu care acționează asupra câmpului o unitate de punct fix o taxă de test pozitiv, plasat într-un punct dat al câmpului:

Direcția vectorului coincide cu vectorul forței de tensiune care acționează pe o sarcină pozitivă.

Valoarea potențială scalar electrostatic câmp  care este numeric egală cu energia potențială a unui singur punct de încărcare pozitiv al sondei fixe, plasată într-un punct dat al câmpului

Trebuie remarcat faptul că simțul practic nu are potențialul, iar diferența de potențial

între diferite puncte ale câmpului. Prin urmare, atunci când vorbim despre câmpul potențial la un anumit punct, se înțelege diferența de potențial între acest punct și punctul în care potențialul a fost de acord să-și asume zero.

Pentru a vizualiza câmpurile electrostatice, acestea sunt, de obicei afișate grafic folosind liniile vectoriale de tensiune (linii electrice) și liniile echipotențiale sau suprafețe. Fiecare vector de intensitate linie este realizată astfel încât o tangentă la acesta, la fiecare punct coincide cu direcția de tensiune la acest punct. Faptul că tangenta ca orice drept, are două direcții opuse reciproc, nu introduce ambiguitate ca linia de putere i se atribuie anumite direcții (de la pozitiv la sarcină negativă) sunt indicate în figură de săgeată. Astfel, fiecare punct al vectorului câmp electric corespunde intensității sale. Prin urmare, liniile de câmp nu se intersectează. (Dacă ar fi traversat punctul de intersecție au existat doi vectori divergente

!).

Combinarea într-un câmp electrostatic cu același punct potențial, se obține suprafață echipotențială sau o suprafață echipotențială. Intersectarea cu planul desenului, suprafața echipotențială care formează liniile echipotențiale. Procherchivaya astfel de linii pentru diferite valori ale potențialului de a da o reprezentare vizuală a modului în care schimbările în domeniu potențial.

Mutați taxa de încercare pe o suprafață echipotențială nu necesită executarea de lucrări, deoarece potențialul rămâne constantă, și anume,

Pe de altă parte, acest lucru poate fi găsit prin formula

în care  - unghiul dintre vectorii și(Fig. 1.1).- vector normal la suprafața echipotențială. Deoarece intensitatea și taxa de test diferit de zero, atunci zero poate fi tolkocos egal.

Fig. 1.1. Iar liniile de câmp electric echipotențiale

Fig. 1.2. Un exemplu de construcție a liniilor electrice

De aceea, unghiul  = 90 °. Astfel, liniile de câmp sunt întotdeauna perpendiculare pe ekvipotentsialnympoverhnostyam la punctele lor de intersecție.

Fig. 1.2 prezintă o secțiune plană a câmpului electrostatic a două sfere încărcate opus. Liniile electrice sunt trase aici de liniile solide și potențialele linii - punctat.

Chemat câmp omogen, dacă vectorul

peste tot aceeași magnitudine și direcție. Liniile de câmp ale câmpului omogen sunt o serie de linii paralele, iar suprafața echipotențială - plan perpendicular pe acesta. Un exemplu al unui aparat pentru producerea unui câmp electrostatic uniform servește ca un condensator placă. Fig. 1.2 câmp, în general uniform, dar este posibil să se aloce o porțiune în care aceasta poate fi considerată aproximativ uniformă.

Potențialul de cea mai rapidă creștere în direcția normală

la suprafața echipotențială, astfel încât să putem scrie

în cazul în care valoarea vektornaya grad, direcția care coincide cu creșterea rapidă a potențialului. Acest potențial nazyvaetsyagradientom valoare. Între o intensitate și o diferență de potențial la fiecare punct al câmpului există o legătură

dacă

- o diferență de potențial de două linii adiacente echipotențiale și n distanța măsurată între ele de-a lungul unei linii de forță, apoi, folosind raportul aproximativ

Puteți găsi amploarea tensiunii în zona n câmpului.