Практическое занятие. Тема 3.1.4. «Теорема Гаусса»

1.

Тема
4.2.3.1
4.1.
«Магнитное
поле в веществе»
поле»
Тема
«Электростатика»
ФГБОУ ВО СИБИРСКАЯ ПОЖАРНО-СПАСАТЕЛЬНАЯ
АКАДЕМИЯ ГПС МЧС РОССИИ
Кафедра физики, математики и
информационных технологий
Практическое занятие
Тема 3.1.4 «Теорема Гаусса»
Тема 3.1 «Электростатика»
1

2.

ФГБОУ ВО СИБИРСКАЯ ПОЖАРНО-СПАСАТЕЛЬНАЯ
АКАДЕМИЯ ГПС МЧС РОССИИ
Теорема Гаусса:
N DdS q
n
S
Тема 3.1 «Электростатика»
i 0
i
2

3.

1) Равномерно заряженная плоскость
E
2
0
- поверхностная
плотность заряда, Кл/м2
Тема 3.1 «Электростатика»
3

4.

2) Равномерно заряженная нить (цилиндр)
E
1
2 r
0
- линейная плотность заряда, Кл / м
Тема 3.1 «Электростатика»
4

5.

3) Равномерно заряженный шар (сфера)
E
q
4 r
2
0
q – заряд шара, r – расстояние
от центра шара (при r R)
Тема 3.1 «Электростатика»
5

6.

Задача 9.29.
Имеется
вертикальная
заряженная
бесконечная плоскость с поверхностной
плотностью заряда = 40 мкКл/м2.
Одноименно заряженный шарик массой
m = 1 г и зарядом q = 1 нКл подвешен к
плоскости на нити.
Какой угол с плоскостью образует нить, на
которой подвешен шарик?
Тема 3.1 «Электростатика»
6

7.

Дано:
T
F
mg
= 40 мкКл/м2 =
= 4 10 5 Кл / м2;
m = 1 г = 0,001 кг;
q = 1 нКл = 1·10-9 Кл;
= 1;
?
Тема 3.1 «Электростатика»
7

8.

q
E
; F qE
2
2
0
0
mg T F 0
F T sin 0
T cos mg 0
F
q
10 4 10
tg
0,23
mg 2 mg 2 8,85 10 0,001 9,8
9
5
12
0
Тема 3.1 «Электростатика»
8

9.

Задача 9.35
Найти силу, действующую на заряд q = 2 СГСq,
если заряд помещен:
а) на расстоянии r = 2 см от заряженной нити с
линейной плотностью заряда = 0,2 мкКл/м;
б) в поле заряженной плоскости с поверхностной плотностью заряда = 20 мкКл/м2;
в) на расстоянии r = 2 см от поверхности
заряженного шара радиусом R = 2 см и
поверхностной плотностью = 20 мкКл/м2.
Диэлектрическая проницаемость среды = 6.
Тема 3.1 «Электростатика»
9

10.

Дано:
q = 2 СГСq = 6,7 10 10 Кл;
r = 2 см = 0,02 м;
= 0,2 мкКл/м = 2 10 7 Кл/м;
R = 2 см = 0,02 м;
= 20 мкКл/м2 = 2 10 5 Кл/м2;
= 6.
______________________
F ?
Тема 3.1 «Электростатика»
10

11.

а) Заряженная нить
E
1
2 r
0
F qE
1
q
2 r
0
6,7 10 2 10
2 10 H
2 3,14 8,85 10 6 0,02
10
7
5
12
Тема 3.1 «Электростатика»
11

12.

б) Заряженная плоскость
E
2
0
q 6,7 10 2 10
F qE
2
2 8,85 10 6
10
5
12
2
0
1,26 10 H
4
Тема 3.1 «Электростатика»
12

13.

в) Заряженный шар
q1 4 R 4 3,14 0,02 2 10 10 Кл
2
5
2
q
E
4 R r
1
7
1
2
0
1
qq
F qE
4 R r
1
2
3
0
6,7 10 10
6,28 10 H
4 3,14 8,85 10 6 0,04
10
7
5
12
Тема 3.1 «Электростатика»
2
13

14.

Задача 1.
На металлической сфере радиусом
R = 15 см находится заряд q = 2 нКл.
Определить
напряженность
электростатического поля:
а) на расстоянии r1 = 10 см от центра
сферы;
б) на поверхности сферы;
в) на расстоянии r2 = 20 см от центра
сферы.
Тема 3.1 «Электростатика»
14

15.

При r < R:
При r R:
Е1 = 0.
1
q
E
4 r
2
0
q
2 10 9
E2
800 В / м
2
12
2
4 0 R
4 3,14 8,85 10 0,15
1
q
2 10 9
E3
450 В / м
2
12
2
4 0 r2 4 3,14 8,85 10 0,2
1
Тема 3.1 «Электростатика»
15