Zadanie 1 Fizyka.doc

(210 KB) Pobierz

Amadeusz Kiszkowiak (nr albumu: 202208)

 

ZADANIE DOMOWE NR 1

 

Treść: Korzystając z prawa Gaussa dla pola elektrycznego wyprowadzić zależność na natężenie pola

elektrycznego wytwarzanego przez nieskończoną , naładowaną płytę metalową . Gęstość

powierzchniowa ładunku wynosi σ.

 

Aby wyznaczyć natężenie pola elektrycznego musimy najpierw zdefiniować prawo Coulomba oraz prawo Gaussa.

Prawo Coulomba określa wartość siły elektrostatycznej działającej między dwoma ładunkami. W podstawowej formie są to tzw. Ładunki punktowe, jednak prawo można też zostać w odniesieniu do równomiernie naładowanych kul.


el_pra1.gif

             

 

 

Gdzie:

k – stała elektrostatyczna

q1 – ładunek elektryczny pierwszego obiektu

q2 – ładunek elektryczny drugiego obiektu

r – odległość między ładunkami, lub między środkami kul równomiernie naładowanych.

 

Oddziaływanie elektrostatyczne może być dwojakiego rodzaju:

·         Przyciągające – gdy ładunki są różnoimienne

·         Odpychające – gdy ładunki są jednoimienne


el_pra2.gif

 

 

 

 

 

Stałą elektrostatyczną k często jednak wyraża się poprzez tzw. Przenikalność elektryczną próżni oznaczaną przez oraz względną przenikalność elektryczną ośrodka .

 

Dzięki czemu otrzymujemy dobrze nam znany wzór na prawo Coulomba:

 

 

Prawo Gaussa to jedno z podstawowych praw elektrostatyki. Mówi ono, że strumień pola elektrycznego przechodzącego przez zamkniętą powierzchnię jest równy całkowitemu ładunkowi elektrycznemu zamkniętemu w tej powierzchni.

 

Gdzie: ε0 − współczynnik przenikalności elektrycznej próżni, ΦE- strumień pola elektrycznego, q - ładunek elektryczny; ponieważ:

to równanie opisujące prawo Gaussa przyjmuje postać:

Gdzie:  - wektor natężenia pola elektrycznego, S - powierzchnia.

Skąd wynika że:

Gdzie: - względna przenikalność elektryczna ośrodka


strumień 1.jpg
Strumień pola elektrycznego przez powierzchnię A.

 

 

 

 

 

 

Gdy powierzchnia A jest prostopadła do wektora natężenia pola elektrycznego mamy

 

Gdzie: θ – kąt między wektorem a normalną do powierzchni A

 

Natężenie pola elektrycznego -  wektorowa wielkość fizyczna charakteryzująca pole elektryczne.

Natężenie pola elektrycznego jest równe sile działającej na jednostkowy dodatni ładunek próbny, co matematycznie wyraża się jako stosunek siły \scriptstyle\vec {F}, z jaką pole elektrostatyczne działa na ładunek elektryczny, do wartości q tego ładunku.

 


strumień 2.jpg
Wykorzystując wyżej opisane prawa i wzory możemy bez problemu wyznaczyć natężenie pola elektrycznego wytwarzanego przez nieskończenie rozciągłą cienką, naładowaną płytę ze stałą gęstością powierzchniową σ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Skoro

Oraz

 

To powstaje nam zależność:

Po podzieleniu obustronnie przez A daje nam:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin