Напряженность электростатического поля бесконечной равномерно заряженной плоскости
. (2.6)
Из данной формулы вытекает, что Е не зависит от длины цилиндра, то есть напряжённость поля одинакова во всех точках. Иными словами, поле равномерно заряженной плоскости однородно.
• Поле двух бесконечных параллельных
разноимённо заряженных плоскостей
Пусть плоскости равномерно заряжены с одинаковыми по величине поверхностными плотностями + σ и – σ (рис. 18).
Согласно принципу суперпозиции,
.
Из рисунка видно, что в области между плоскостями силовые линии сонаправлены, поэтому результирующая напряжённость
. (2.7)
Вне объёма, ограниченного плоскостями, складываемые поля имеют противоположные направления, так что результирующая напряженность равна нулю.
Таким образом, поле оказывается сосредоточенным между плоскостями. Полученный результат приближённо справедлив и для плоскостей конечных размеров, если расстояние между плоскостями много меньше их площади (плоский конденсатор).
Если на плоскостях распределены заряды одного знака с одинаковой поверхностной плотностью, то поле отсутствует между пластинами, а вне пластин вычисляется по формуле (2.7).
• Напряжённость поля
равномерно заряженной сферы
Поле, создаваемое сферической поверхностью радиуса R, заряженной с поверхностной плотностью заряда σ, будет центрально симметричным, поэтому линии напряжённости направлены вдоль радиусов сферы (рис. 19, а).
В качестве замкнутой поверхности выберем сферу радиуса r, имеющую общий центр с заряженной сферой.
|
|
Если r > R, то внутрь поверхности попадает весь заряд Q.
Поток вектора напряжённости сквозь поверхность сферы
Подставив это выражение в теорему Гаусса, получим:
.
Напряжённость электростатического поля вне равномерно заряженной сферы:
, (2.8)
где r – расстояние от центра сферы.
Отсюда видно, что поле тождественно с полем точечного заряда той же величины, помещённого в центр сферы.
Если r < R, то замкнутая поверхность не содержит внутри зарядов, поэтому внутри заряженной сферы поле отсутствует (рис.19, б).
• Напряженность поля объёмно
заряженного шара
Пусть шар радиуса R заряжен с постоянной объёмной плотностью заряда ρ.
Поле в этом случае обладает центральной симметрией. Для напряжённости поля вне шара получается тот же результат, что и в случае поверхностно заряженной сферы (2.8).
Для точек внутри шара напряжённость будет другая (рис. 20). Сферическая поверхность охватывает заряд
Поэтому, согласно теореме Гаусса
Учитывая, что , получим:
Дата добавления: 2016-01-05; просмотров: 28; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!