Физика. Лекция 449.Поток вектора напряженности электрического поля

Здравствуйте, уважаемые обучающиеся. Продолжаем нашу с вами работу. И так мы знаем, что для того чтобы найти силу действующую на заряженную частицу или заряженное тело в электрическом поле надо знать напряженность этого поля и заряд этого тела или этой частицы. Как найти напряженность поля? Пока что мы умеем находить только напряженность поля одного точечного заряда или какого-то ограниченного количества этих точечных зарядов - трех, четырех и так далее. А что если заряд распределен непрерывно по поверхности или объему? В таком случае, мы уже говорили на одной из прошлых лекций о том, что можно воспользоваться принципом суперпозиции, но уже более сложным образом. Нужно разбить все тело или всю заряженную поверхность на такие маленькие участки, каждый из которых можно считать точечным зарядом и потом сложить напряженности полей в точке наблюдения, создаваемое каждым этим небольшим участком. Эта процедура сводится к вычислению интеграла и чаще всего она является непроходимо сложной, однако, оказывается, что в ряде случаев можно поступить более интересным образом.

Если заряженное тело обладает определенной симметрией, то в этом случае можно воспользоваться методом в котором используется величина, называемая потоком вектора напряженности электрического поля. И вот с этой величиной мы сегодня с вами познакомимся, а на следующих лекциях мы с вами научимся вычислять напряженность поля не точечных зарядов, если они имеют симметричное распределение.

И так...странное слово "поток"...ассоциируется с движением жидкости и это не случайно. Дело в том, что понятие потока пришло к нам из гидродинамики.

Поток (или расходный объем жидкости) - называется физическая величина равная отношению объема протекшей жидкости ко времени протекания этого потока.

А теперь давайте перейдем к электростатике...

В каждой точке пространства, где существует электрическое поле вектор напряженности поля имеет определенное значение и определенное направление.

И, кстати, при изучении магнитных явлений мы так же встретимся с потоком, который связан с магнитным полем и он будет называться магнитный поток и обозначаться будет даже такой же буквой "фи" которая в переводе с английского flags и означает поток.

Поток вектора напряженности электрического поля через небольшую площадку называется физическая величина равная произведению модуля вектора напряженности электрического поля, площади площадки и косинуса угла между направлением вектора напряженности и нормалью к площадке.

Правда, в нашем определении мы предполагаем, что площадка небольшая. Что это значит? Это значит, что ее можно считать плоской (т.е кусочком плоскости), где угол альфа везде одинаковый и поле можно считать на небольшом участке пространства, где находится эта площадка однородным. Так что вектор E имеет одно и то же значение модуля и одно и то же направление. А как быть если площадка имеет большие размеры, для произвольной площадки.

И теперь давайте еще один важный момент рассмотрим. В гидродинамики та площадка через которую мы считали поток опиралась на одни и те же линии тока и площадка перпендикулярная и площадка наклонная.

Поток вектора напряженности через некоторую площадку определяется числом силовых линий электрического поля пересекающих эту площадку.

И пока что дальше мы двигаться не будем все-таки поток достаточно новая для нас физическая величина и пока давайте для тренировки решим пока парочку простеньких задач.

И так первая задача на определение величины потока напряженности электрического поля, проходящего через квадрата с заданными размерами и углом поворота.

Следующая задача на определение отрицательных и положительных потоков однородного электрического поля через замкнутую поверхность прямой трехгранной призмы.

На этом мы эту лекцию закончим.

Если тебе понравилось, подпишись на канал и поддержи автора