2. Проводники и диэлектрики в электрическом поле. Конденсаторы.
Напряженность электрического поля у поверхности проводника в вакууме:
0
En
ε
σ
===,
где σ – поверхностная плотность зарядов на проводнике, напряженность поля направлена
по нормали к поверхности проводника.
Энергия заряженного проводника:
W === qϕ,
где q – заряд проводника, φ – потенциал проводника.
В однородном изотропном диэлектрике, заполняющем все пространство:
ε
E0
E
r
r
===,
где E0
r
– поле, созданное той же системой зарядов в вакууме, ε – диэлектрическая
проницаемость диэлектрика.
Вектор D
r
электрического смещения:
D 0E P
r r r
=== ε +++,
где P
r
- вектор поляризации. Для изотропных диэлектриков:
P 0E
r r
=== χε, D 0E
r r
=== εε, χ === ε +++ 1,
где χ – диэлектрическая восприимчивость.
Поток вектора поляризации P
r
:
∫∫∫
SdP === −−−q′′′
r r
,
где интегрирование ведется по произвольной замкнутой поверхности, q′′′- алгебраическая
сумма связанных зарядов внутри этой поверхности.
Теорема Гаусса для диэлектриков:
∫∫∫
SdD === q
r r
,
где интегрирование ведется по произвольной замкнутой поверхности, q - алгебраическая
сумма сторонних зарядов внутри этой поверхности.
Условия на границе двух диэлектриков для нормальных и тангенциальных
компонент векторов E,D,P
r r r
:
−−− === −−−σ ′′′ P n2 P n1
, D n2 −−− D n1 === σ, E2τ === E1τ
,
где σ ′′′ и σ - поверхностные плотности связанных и сторонних зарядов, вектор нормали
направлен из среды 1 в среду 2.
Емкость уединенного проводника:
ϕ
q
С =,
где ϕ - потенциал проводника, q – заряд проводника. )