| ЭЛЕКТРОСТАТИКА Проводник в электростатическом поле При внесении в электростатическое поле металлического проводника или (и) сообщении ему какого-либо заряда под воздействием электрического поля практически мгновенно происходит перераспределение зарядов, в результате чего в тонком поверхностном слое проводника появляется избыточный заряд, поверхностная плотность σ которого в разных точках может быть различной. Такое перераспределение зарядов удовлетворяет следующим взаимосвязанным условиям:

· напряженность электростатического поля внутри проводника равна нулю:

;

· объемная плотность ρвнтр избыточных (нескомпенсированных) зарядов внутри проводника равна нулю: ρвнтр = 0;

· потенциал φ во всех точках проводника одинаков, т.е. весь внутренний объем проводника, а также его поверхность являются эквипотенциальными:

φвнтр = φпов = const;

· вектор напряженности электростатического поля непосредственно у поверхности проводника направлен по нормали к ней в каждой точке, т.е.

, а ,

где En – проекция вектора напряженности на орт внешней по отношению к проводнику нормали к его поверхности в данной точке, Eτ – проекция вектора напряженности на орт касательной к поверхности проводника в данной точке;

· величина напряженности E электростатического поля вблизи поверхности проводника в каждой точке равна поверхностной плотностью заряда σ в этой точке:

,

где ε0 - электрическая постоянная.

Электрическая емкость C (электроемкость) единенного проводника:

,

где q - заряд проводника, φ – его потенциал.

В СИ [C] = Ф (фарад).

Электроемкость уединенного проводящего шара (сферы):

C = 4πε0ε R,

где ε0 – электрическая постоянная; ε – диэлектрическая проницаемость среды, в которой находится проводник; R – его радиус.

Конденсатор – система из двух находящихся на малом расстоянии друг от друга проводников (обкладок), разделенных диэлектриком. Заряды обкладок конденсотора одинаковы по значению и противоположны по знаку (q и –q).

Электроемкость С конденсатора:

,

где q – величина заряда одной из обкладок; U – напряжение (разность потенциалов) между обкладками.

Электроемкость конденсатора зависит от размеров и формы его обкладок, расстояния между ними, от диэлектрических свойств среды, заполняющей пространство между обкладками.

Электроемкость С плоского конденсатора:

,

где ε0 – электрическая постоянная; ε – диэлектрическая проницаемость среды между обкладками; S - площадь одной из пластин, d - расстояние между обкладками.

Электроемкость С цилиндрического конденсатора:

,

где ε0 – электрическая постоянная; ε – диэлектрическая проницаемость среды между обкладками; ℓ - длина конденсатора; R1 и R2 - радиусы соответственно внутренней и внешней обкладок конденсатора.

Электроемкость С сферического конденсатора:

,

где ε0 – электрическая постоянная; ε – диэлектрическая проницаемость среды между обкладками; R1 и R2 - радиусы соответственно внутренней и внешней обкладок конденсатора.

Электро е мкость С батареи N параллельно соединенных конденсаторов:

,

где С i – электроемкость i-го конденсатора.

Электро е мкость С батареи N последовательно соединенных конденсаторов:

,

где С i – электроемкость i-го конденсатора.

| © Кафедра физики БГУИР |