пользователей: 30398
предметов: 12406
вопросов: 234839
Конспект-online
РЕГИСТРАЦИЯ ЭКСКУРСИЯ

I семестр:
» Физика

6. Циркуляция электростатического поля, теорема Гаусса.;)

  • Циркуляция электростатического поля

Взаимодействие между покоящимися зарядами осуществляется через электрическое поле.Если все заряды, создающие поле, в данной системе отсчета неподвижны, то поле называется электростатическим.

Интеграл по замкнутому пути image079.gif называют циркуляцией вектора напряженности.

Циркуляция вектора напряженности электрического поля вдоль любого контура равна нулю. Это утверждение называют теоремой о циркуляции вектора image081.gif.

image083.gif

Силовое поле, обладающее свойством image083.gif

  , называют потенциальным.

Теорема о циркуляции вектора напряженности позволяет сделать вывод, что в электростатическом поле замкнутых линий вектора напряженности не существует: линии начинаются на положительных зарядах и кончаются на отрицательных (или уходят в бесконечность).

теорема Гаусса.​​ ​​​

Вычисление напряженности поля системы электрических зарядов с помощью принципа суперпозиции электростатических полей можно значительно упростить, используя выведенную немецким ученым К.Гауссом (1777 — 1855) теорему, определяющую поток вектора напряженности электрического поля сквозь произвольную замкнутую поверхность. В соответствии с формулой (79.3) поток вектора напряженности сквозь сферическую поверхность радиуса г, охватывающую точечный заряд Q, на- ходящийся в ее центре (рис. 126), равен   

Этот результат справедлив для замкнутой поверхности любой формы. Действительно, если окружить сферу (рис. 126) произвольной замкнутой поверхностью, то каждая линия напряженности, пронизывающая сферу, пройдет и сквозь эту поверхность. 

Если замкнутая поверхность произ- вольной формы охватывает заряд (рис. 127), то при пересечении любой выбранной линии напряженности с поверхностью она то входит в нее, то выходит из нее. Нечетное число пересечений при вычислении потока в конечном счете сводится к одному пересечению, так как поток считается положительным, если линии напряженности выходят из поверхности, и отрицательным для линий, входящих в поверхность. Если замкнутая поверхность не охватывает заряда, то поток сквозь нее равен нулю, так как число линий напряженности, входящих в поверхность, равно числу линий напряженности, выходящих из нее. Таким образом, для поверхности любой формы, если она замкнута и заключает в себя точечный заряд Q, поток вектора Е будет равен — ,т. е. 

Знак потока совпадает со знаком заряда Q. Рассмотрим общий случай произвольной поверхности, окружающей п зарядов. В соответствии с принципом суперпозиции (80.2) напряженность Ё поля, создаваемого всеми зарядами, равна сумме напряженностей 

полей, создаваемых каждым зарядом в отдель- ности: 

Поэтому  
Согласно (81.1), каждый из интегралов, стоящий под знаком суммы, равен
 
.   Следовательно, 
 
Формула (81.2) выражает теорему Гаусса для электростатического поля в вакууме: поток вектора напряженности электростатического поля в вакууме сквозь произвольную замкнутую поверхность равен алгебраической сумме заключенных внутри этой поверхности зарядов, деленной па е0 . Эта теорема выведена математически для векторного поля любой природы русским математиком М. В. Остроградским (1801-1862), а затем независимо от него применительно к электростатическому полю —
К. Гауссом. В общем случае электрические заряды могут быть «размазаны» с некоторой объемной плотностью  различной в разных местах пространства. Тогда суммарный заряд, заключенный внутри замкнутой поверхности S, охватывающей некоторый объем V, равен Используя этот результат, теорему Гаусса (81.2) можно записать так:  
 

 

 


22.01.2017; 20:45
хиты: 85
рейтинг:0
Естественные науки
физика
для добавления комментариев необходимо авторизироваться.
  Copyright © 2013-2024. All Rights Reserved. помощь