-->
|
|
|
Ãëàâà 14. Ýëåêòðîñòàòèêà § 89. Íàïðÿæ¸ííîñòü ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ. Ñèëîâûå ëèíèè×òî ÿâëÿåòñÿ ïîñðåäíèêîì, îñóùåñòâëÿþùèì âçàèìîäåéñòâèå çàðÿäîâ? Êàê îïðåäåëèòü, êàêîå èç äâóõ ïîëåé áîëåå ñèëüíîå? Ïðåäëîæèòå ïóòè ñðàâíåíèÿ ïîëåé. Íàïðÿæ¸ííîñòü ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ. Ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå îáíàðóæèâàåòñÿ ïî ñèëàì, äåéñòâóþùèì íà çàðÿä. Ìîæíî óòâåðæäàòü, ÷òî ìû çíàåì î ïîëå âñ¸, ÷òî íàì íóæíî, åñëè áóäåì çíàòü ñèëó, äåéñòâóþùóþ íà ëþáîé çàðÿä â ëþáîé òî÷êå ïîëÿ. Ïîýòîìó íàäî ââåñòè òàêóþ õàðàêòåðèñòèêó ïîëÿ, çíàíèå êîòîðîé ïîçâîëèò îïðåäåëèòü ýòó ñèëó. Åñëè ïîî÷åð¸äíî ïîìåùàòü â îäíó è òó æå òî÷êó ïîëÿ íåáîëüøèå çàðÿæåííûå òåëà è èçìåðÿòü ñèëû, òî îáíàðóæèòñÿ, ÷òî ñèëà, äåéñòâóþùàÿ íà çàðÿä ñî ñòîðîíû ïîëÿ, ïðÿìî ïðîïîðöèîíàëüíà ýòîìó çàðÿäó. Äåéñòâèòåëüíî, ïóñòü ïîëå ñîçäà¸òñÿ òî÷å÷íûì çàðÿäîì q1. Ñîãëàñíî çàêîíó Êóëîíà (14.2) íà òî÷å÷íûé çàðÿä q äåéñòâóåò ñèëà, ïðîïîðöèîíàëüíàÿ çàðÿäó q. Ïîýòîìó îòíîøåíèå ñèëû, äåéñòâóþùåé íà ïîìåùàåìûé â äàííóþ òî÷êó ïîëÿ çàðÿä, ê ýòîìó çàðÿäó äëÿ êàæäîé òî÷êè ïîëÿ íå çàâèñèò îò çàðÿäà è ìîæåò ðàññìàòðèâàòüñÿ êàê õàðàêòåðèñòèêà ïîëÿ.
Ïîäîáíî ñèëå, íàïðÿæ¸ííîñòü ïîëÿ — âåêòîðíàÿ âåëè÷èíà; å¸ îáîçíà÷àþò
áóêâîé
Îòñþäà ñèëà, äåéñòâóþùàÿ íà çàðÿä q ñî ñòîðîíû ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ, ðàâíà:
Íàïðàâëåíèå âåêòîðà Åäèíèöà íàïðÿæ¸ííîñòè â ÑÈ — Í/Êë. Ñèëîâûå ëèíèè ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ. Ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå íå äåéñòâóåò íà îðãàíû ÷óâñòâ. Åãî ìû íå âèäèì. Îäíàêî ìû ìîæåì ïîëó÷èòü íåêîòîðîå ïðåäñòàâëåíèå î ðàñïðåäåëåíèè ïîëÿ, åñëè íàðèñóåì âåêòîðû íàïðÿæ¸ííîñòè ïîëÿ â íåñêîëüêèõ òî÷êàõ ïðîñòðàíñòâà (ðèñ. 14.9, à). Êàðòèíà áóäåò áîëåå íàãëÿäíîé, åñëè íàðèñîâàòü íåïðåðûâíûå ëèíèè.
Íàïðàâëåíèå ñèëîâûõ ëèíèé ïîçâîëÿåò îïðåäåëèòü íàïðàâëåíèå âåêòîðà íàïðÿæ¸ííîñòè â ðàçëè÷íûõ òî÷êàõ ïîëÿ, à ãóñòîòà (÷èñëî ëèíèé íà åäèíèöó ïëîùàäè) ñèëîâûõ ëèíèé ïîêàçûâàåò, ãäå íàïðÿæ¸ííîñòü ïîëÿ áîëüøå. Òàê, íà ðèñóíêàõ 14.10—14.13 ãóñòîòà ñèëîâûõ ëèíèé â òî÷êàõ À áîëüøå, ÷åì â òî÷êàõ Â. Î÷åâèäíî, ÷òî
Ñèëîâûå ëèíèè ìîæíî ñäåëàòü âèäèìûìè. Åñëè ïðîäîëãîâàòûå êðèñòàëëèêè èçîëÿòîðà (íàïðèìåð, õèíèíà) õîðîøî ïåðåìåøàòü â âÿçêîé æèäêîñòè (íàïðèìåð, â êàñòîðîâîì ìàñëå) è ïîìåñòèòü òóäà çàðÿæåííûå òåëà, òî âáëèçè ýòèõ òåë êðèñòàëëèêè âûñòðîÿòñÿ â öåïî÷êè âäîëü ëèíèé íàïðÿæ¸ííîñòè. Íà ðèñóíêàõ ïðèâåäåíû ïðèìåðû ëèíèé íàïðÿæ¸ííîñòè: ïîëîæèòåëüíî çàðÿæåííîãî øàðèêà (ñì. ðèñ. 14.10), äâóõ ðàçíîèì¸ííî çàðÿæåííûõ øàðèêîâ (ñì. ðèñ. 14.11), äâóõ îäíîèì¸ííî çàðÿæåííûõ øàðèêîâ (ñì. ðèñ. 14.12), äâóõ ïëàñòèí, çàðÿäû êîòîðûõ ðàâíû ïî ìîäóëþ è ïðîòèâîïîëîæíû ïî çíàêó (ñì. ðèñ. 14.13). Ïîñëåäíèé ïðèìåð îñîáåííî âàæåí. Íà ðèñóíêå 14.13 âèäíî, ÷òî â ïðîñòðàíñòâå ìåæäó ïëàñòèíàìè ñèëîâûå ëèíèè â îñíîâíîì ïàðàëëåëüíû è íàõîäÿòñÿ íà ðàâíûõ ðàññòîÿíèÿõ äðóã îò äðóãà: ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå çäåñü îäèíàêîâî âî âñåõ òî÷êàõ.
 îãðàíè÷åííîé îáëàñòè ïðîñòðàíñòâà ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå ìîæíî ñ÷èòàòü ïðèáëèæ¸ííî îäíîðîäíûì, åñëè íàïðÿæ¸ííîñòü ïîëÿ âíóòðè ýòîé îáëàñòè ìåíÿåòñÿ íåçíà÷èòåëüíî.
Âîïðîñû ê ïàðàãðàôó 1. ×òî íàçûâàåòñÿ íàïðÿæ¸ííîñòüþ ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ? 2. ×òî íàçûâàþò ñèëîâûìè ëèíèÿìè ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ? 3. Ìîãóò ëè ñèëîâûå ëèíèè ïåðåñåêàòüñÿ?
|
|
|