Реферат: Электрическая индукция
План работы
Введение
. Вектор электрической индукции
. Напряженность электрического поля и ее связь с вектором электрической индукции
. Диэлектрическая восприимчивость
Заключение
Список использованной литературы
Дата добавления на сайт: 10 июня 2025
Запорожская государственная инженерная академия
Кафедра физики
Реферат
Выполнил:
Студент группы ЕС-13-1з
Дымарчук Евгений Владимирович
Проверил:
Оселедчик Юрий Семенович
г. Запорожье
г.
План работы
Введение
. Вектор электрической индукции
. Напряженность электрического поля и ее связь с вектором электрической индукции
. Диэлектрическая восприимчивость
Заключение
Список использованной литературы
Введение
Актуальность работы. В этом реферате рассмотрены вопросы, без которых наша повседневная жизнь стала бы гораздо сложнее. В различных цепях используется различное напряжение. Так, бытовые потребители рассчитаны на 220 или 110 вольт. Промышленные - чаще на 380. Для изменения напряжения электрического тока существуют трансформаторы. В которых, обязательно присутствуют вектор электрической индукции и напряженность электрического поля. Работа этого прибора одна - добиться нужного напряжения. А раз так, трансформаторы нужны везде и всегда. Без них в наших домах не было бы электроэнергии.
Целью этого реферата является более углубленное изучение электрических возможностей.
Задачи, рассмотренные в данной работе, включают в себя:
изучение вектора электрической индукции;
рассмотрение напряженности электрического поля и связь с вектором электрической индукции;
выявление диэлектрической восприимчивости.
Объектом данной работы является электричество.
Предметом - необходимые меры для получения энергии.
1. Вектор электрической индукции
На границе раздела двух диэлектриков с различными e происходит скачкообразное изменение величины и направления вектора напряженности, обусловленное наличием связанных зарядов.
Линии вектора напряженности на границе раздела диэлектриков преломляются и испытывают разрыв: часть линий либо начинается, либо обрывается на связанных зарядах.
Очевидно, что расчет поля даже в однородном диэлектрическом веществе - задача более сложная, чем расчет поля в вакууме, так как необходимо учитывать влияние не только свободных, но и связанных зарядов.
Силовые линии электрического поля на границе раздела диэлектриков.
а) линии Е б) линии D
Для упрощения решения задачи Гаусс ввел вспомогательную характеристику поля - вектор электростатической индукции D. По определению, вектор D равен геометрической сумме вектора eо Е (Е - результирующее поле свободных и связанных зарядов) и вектор поляризации Р :
= eoE + P.
Как было отмечено ранее, в изотропных диэлектриках в не очень сильных полях вектор поляризации является линейной функцией полного поля Е:
Р = æ×eо ×Е.
Подставив это выражение в формулу, для D получим:
= eoE + æeoE = eoE (1 + æ) = eoe E,
т.е. D = eoe E.
В изотропных диэлектриках направление вектора электростатической индукции совпадает с направлением вектора результирующей напряженности. Линии вектора D на границе раздела могут преломляться, но не испытывают разрыва, модуль вектора D при этом не изменяется. В отличие от напряженности Е, вектор D не зависит от свойств среды и характеризует электрическое поле, создаваемое в данном веществе лишь свободными зарядами (Е характеризует результирующее поле, созданное всеми зарядами). Связанные заряды не влияют на число линий индукции: «источниками» этих линий являются только свободные заряды. [1, с. 357].
Поле в неоднородной среде на границе раздела диэлектриков.
Внесем в однородное электрическое поле напряженностью Е0 диэлектрик сложной формы.
Электрическое поле на границе раздела вакуум - диэлектрик.
Тогда дополнительное поле Е¢, создаваемое поляризационными зарядами диэлектрика, уже не будет сосредоточено лишь внутри него, как в случае плоскопараллельной пластинки, но и выйдет наружу. Напряженность поля Е¢ для бесконечной плоскости, заряженной с поверхностной плотностью s¢= P справа, в вакууме, будет равно E¢ = s¢/ 2eo = = P / 2eo, а слева, в диэлектрике, Е¢ = - P / 2eo. Поэтому суммарное поле в диэлектрике Едиэл у самой границы раздела будет меньше, чем суммарное поле в вакууме с противоположной стороны этой границы, на величину Рдиэл / eo, т.е.
Е вак = Е диэл + Р диэл / eo .
Умножая обе части этого равенства на eо, получим:
о Е вак = eо ( Е диэл + Р диэл / eo ).
В вакууме поляризация отсутствует, e = 1, и
о Е вак = D вак.
В диэлектрике, согласно,
о ( Е диэл + Р диэл / eo ) = eо (1 + æ) Е диэл = eоe Е диэл = D диэл .
На границе диэлектрика, вследствие наличия поляризационных зарядов,
Е вак
Е диэл , но D вак = D диэл.При выводе соотношений предполагали, что линии поля и направление вектора поляризации перпендикулярны к границе раздела. В общем случае, когда линии поля не перпендикулярны к границе раздела, соотношение остается справедливым лишь для нормальных составляющих вектора D:
вак = Dn диэл.
Рассмотрим границу двух диэлектриков с различными диэлектрическими проницаемостями e1 иe2. При наличии внешнего поля возникают поляризационные заряды с различными поверхностными плотностями +s1¢ и -s2¢.
Дополнительное поле, создаваемое этими зарядами, перпендикулярно поверхности, поэтому нормальные составляющие полей Е1 и Е2 в обеих средах у границы раздела различны, а касательные составляющие одинаковы, т.е.
Еt1 = Et2.
Векторы электростатической индукции в обеих средах соответственно равны
= eoe E1 и D2 = eoe E2 .
Линии напряженности на границе раздела двух сред.
Аналогично рассмотренному выше случаю границы диэлектрик-вакуум, нормальная составляющая вектора индукции на границе двух диэлектриков остается непрерывной:
= Dn2.Еn1=e2En2
когда e2>e1. При этом Еn2 e1 Dt2 > Dt1.
При переходе в диэлектрик с большей e линии индукции сгущаются.
Линии вектора D на границе раздела двух сред.
Таким образом, при переходе через границу раздела двух диэлектриков изменяется не только вектор напряженности электрического поля Е, но и вектор электростатической индукции D. Однако поток индукции через произвольную площадку dS на границе раздела, равный dФD = DndS, с обеих сторон поверхности остается неизменным.
Ввиду того, что теория линейных колебаний по указанным выше причинам разработана весьма детально, и ее математический аппарат действует, можно сказать почти автоматически, исследователи стремились изучаемые ими колебания подводить под линейные схемы, отбрасывая часто без должного обоснования нелинейные члены. При этом иногда совершенно упускалось из виду, что такая «линейная» трактовка может привести к существенным ошибкам не толь количественного, но и принципиально качественного характера. [5, с. 265].
. Напряженность электрического поля и ее связь с вектором электрической индукции
электрический индукция диэлектрик проницаемость
Электрическое поле. Для объяснения природы электрических взаимодействий заряженных тел необходимо допустить наличие в окружающем заряды пространстве физического агента, осуществляющего это взаимодействие. В соответствии с теорией близкодействия, утверждающей, что силовые взаимодействия между телами осуществляются через посредство особой материальной среды, окружающей взаимодействующие тела и передающей любые изменения таких взаимодействий в пространстве с конечной скоростью, таким агентом является электрическое поле.
Электрическое поле создается как неподвижными, так и движущимися зарядами. О наличии электрического поля можно судить, прежде всего, по его способности оказывать силовое действие на электрические заряды, движущиеся и неподвижные, а также по способности индуцировать электрические заряды на поверхности проводящих нейтральных тел. [4, с. 433].
Поле, создаваемое неподвижными электрическими зарядами, называют стационарным электрическим, или электростатическим полем. Оно представляет собой частный случай электромагнитного поля, посредством которого осуществляются силовые взаимодействия между электрически заряженными телами, движущимся в общем случае произвольным образом относительно системы отсчета.
Напряженность электрического поля. Количественной характеристикой силового действия электрического поля на заряженные тела служит векторная величина E, называемая напряжённостью электрического поля.
= F / q пр.
Она определяется отношением силы F, действующей со стороны поля на точечный пробный заряд qпр, помещенный в рассматриваемую точку поля, к величине этого заряда.
Понятие «пробный заряд» предполагает, что этот заряд не участвует в создании электрического поля и так мал, что не искажает его, т. е. не вызывает перераспределения в пространстве зарядов, создающих рассматриваемое поле. В системе СИ единицей напряженности служит 1 В / м, что эквивалентно 1 Н / Кл.
Напряженность поля точечного заряда. Используя закон Кулона найдем выражение для напряжённости электрического поля, создаваемого точечным зарядом q в однородной изотропной среде на расстоянии r от заряда:
В этой формуле r - радиус-вектор, соединяющий заряды q и qпр. Из формулы следует, что напряжённость E поля точечного заряда q во всех точках поля направлена радиально от заряда при q > 0 и к заряду при q физическая величина, характеризующая электрическое поле в данной точке и численно равная отношению силы , действующей на неподвижный пробный заряд , помещенный в данную точку поля, к величине этого заряда.
Из сказанного выше ясно, что напряженность электрического поля - одна из основных фундаментальных величин классической электродинамики.
Диэлектрическая восприимчивость - физическая величина, мера способности вещества поляризоваться под действием электрического поля . Диэлектрическая восприимчивость - коэффициент линейной связи между поляризацией диэлектрика и внешним электрическим полем .
Список использованной литературы
1.Калашников С.Г. Электричество // Учебное пособие для вузов, Том № 2 - М.: Наука, 1970г. - 668 с.
2.Матвеев А.Н. Электричество и магнетизм - М.: Высшая школа, 1983 г. - 463 с.
3.Сивухин Д.В. Общий курс физики // Том № 3 Электричество - М.: Наука , 1977г. - 688 с.
.Сканави Г.И. Физика диэлектриков (область слабых полей) Том № 1 М.: Государственное изд-во Технико-технической литературы, 1949 г. - 500 с.
.Фриш С.Э.; Тиморева А.В. Курс общей физики, М.: Учпедгиз, 1953г. - 504 с.