Потенциал. Работа электрических сил

Методика решения задач

Первая группа задач раздела связана с использованием закона Кулона. Это "типичные" статические задачи, только наряду с известными уже механическими силами появляется электрическая сила, определяемая законом Кулона. При этом необходимо помнить, что закон Кулона описывает взаимодействие неподвижных точечных заряженных тел и не применим при использовании протяженных тел, в том числе и сферической формы. Поэтому при вычислении сил взаимодействия двух тел, одно из которых или оба не являются точечными, необходимо мысленно разбить протяженное тело на малые элементы так, чтобы каждый элемент можно было рассматривать как точечный заряд. При анализе решений подобных задач надо оговаривать, что заряды, вносимые в электрическое поле независимо от формы и размеров заряженного тела, настолько малы по величине, что они не искажают поля. Эта оговорка отпадает, если источником поля являются точечные заряды.

Если задано распределение электрических зарядов, создающих в некоторой точке пространства поле, то при решении задач на нахождение напряженности электростатического поля можно отметить следующие случаи:

1. Источниками поля являются один или несколько зарядов. В этом случае необходимо использовать выражение для напряженности поля, созданного точечным зарядом q на расстоянии R и принцип суперпозиции электрических полей.

2. Источниками поля являются заряды, равномерно распределенные по плоским, сферическим, цилиндрическим поверхностям. При этом для нахождения напряженности электростатического поля удобно воспользоваться теоремой Остроградского-Гаусса.

3. В случае произвольного распределения зарядов для нахождения напряженности поля необходимо разбить тело на бесконечно малые элементы (точечные заряды), воспользоваться выражением для напряженности электростатического поля точечного заряда, а затем просуммировать все "элементарные" напряженности. При этом необходимо учитывать направления складываемых векторов напряженности.

Значительное количество задач, связанных с расчетом напряженности поля, требует знания поведения проводников в электростатическом поле. Известно, что напряженность электростатического поля внутри проводника равна нулю; вектор напряженности поля на поверхности проводника перпендикулярен ей, весь заряд сосредоточен на поверхности проводника; внутри проводника заряд равен нулю.

Дата добавления: 2015-03-29