Потенциальная энергия и потенциал Электрическая емкость

Задачи дисциплины: освоение общего представления о современных прогрессивных технологиях преобразования тепловой энергии; изучения достижений науки и техники в области регенеративных и теплофикационных цик-лов на основе изучения газовых законов, законов термодинамики и процессов изменения их состояния с использованием переменной теплоемкости и табличных методов;

Пример 2. Три точечных заряда Ql Q2 и Q3 образуют электрически нейтральную систему, причем Ql=Q2= 10 нКл. Заряды расположены в вершинах равностороннего треугольника. Определить максимальные значения напряженности Еmах и потенциала φmах поля, создаваемого этой системой зарядов, на расстоянии r= 1 м от центра треугольника, длина а стороны которого равна 10 см.


Р е ш е н и е. Нейтральную систему, состоящую из трех точечных зарядов, можно представить в виде диполя. Действительно, "центр тяжести" зарядов Ql и Q2 лежит на середине отрезка прямой: соединяющей эти заряды (рис. 16.3). В этой точке можно считать сосредоточенным заряд Q=Ql+Q2=2Ql. А так как система зарядов нейтральная (Ql+Q2+Q3=0), то

Q3= - (Ql+Q2)= -Q.

Так как расстояние l между зарядами Q3 и -Q,, равными по значению, много меньше r (l<<r) (рис. 16.4), то систему этих двух зарядов можно считать диполем с электрическим моментом

p=|Q|l,

где l - плечо диполя, равное по модулю  (см. рис. 16.3). Так как |Q|=2Q1, то электрический момент такого точечного


диполя.

 Тот же результат можно получить другим способом. Систему из трех зарядов представим как два диполя с электрическими моментами p1 и р2 (рис. 16.5), равными по модулю: p1 = |p1|=Q1a; p2=|p2|=Q2a. Электрический момент р системы зарядов найдем как векторную сумму p1 и р2, т.е. p=p1+p2. Как это следует из рис. 16.5, имеем . Так как p1=Q1a и , то,что совпадает с найденным ранее значением.

Напряженность Е и потенциал φ поля диполя выражаются формулами

 

где а - угол между векторами р и r (см. рис. 16.1).

Напряженность и потенциал будут иметь максимальные значения при α=0; следовательно,

.

Так как  то

 

Вычисления дают следующие значения:

Emax = 3,12 B/м; φmax = 1,56 В.

Контрольная работа № 1. 1. Мгновенные скорости и ускорения. Кинематические схемы бытовых устройств. 2. Момент силы. Момент инерции, момент количества движения. Уравнение динамики вращательного движения. 3. Силы развиваемые в центробежных устройствах (соковыжималки, стиральные машины). 4. Работа переменной силы. Потенциальная и кинетическая энергии, мощность. Мощность бытовых устройств. 5. Элементы теории относительности. Преобразования пространственных и временных промежутков. Взаимосвязь массы и энергии. 6. Погрешности прямых и косвенных измерений 7. Закон Гука. Упругие и прочностные свойства материалов.
Поляризация диэлектриков