Loading...
 

Zastosowanie prawa Gaussa: Płaskie rozkłady ładunków

Teraz obliczymy pole od nieskończonej jednorodnie naładowanej płaszczyzny. W tym celu wprowadzamy powierzchniową gęstość ładunku \( \sigma \) równą ilości ładunku przypadającego na jednostkę powierzchni. Powierzchnię Gaussa wybieramy na przykład w postaci walca takiego jak na Rys. 1.

Ładunek otoczony przez powierzchnię Gaussa jest równy \( Q_{wewn.}=\sigma S \), gdzie \( \sigma \) jest gęstością powierzchniową, a \( S \) powierzchnią podstawy walca. Z symetrii wynika, że pole \( {\bf E} \) jest prostopadłe do płaszczyzny więc nie przecina bocznej powierzchni walca (strumień przez boczną powierzchnię jestrówny zeru).

: Jednorodnie naładowana nieskończona płaszczyzna.
Rysunek 1: Jednorodnie naładowana nieskończona płaszczyzna.


Z prawa Gaussa otrzymujemy

(1)
\(
{\mathit{E}2S=\frac{\mathit{\sigma S}}{\varepsilon _{{0}}}}
\)


gdzie czynnik 2 odpowiada dwóm podstawom walca (linie pola wychodzą w obie strony). Ostatecznie więc

(2)
\(
{E=\frac{\sigma }{2\varepsilon _{{0}}}}
\)


W praktyce stosuje się, pokazany na Rys. 2 , układ dwóch płaskich równoległych płyt naładowanych ładunkami jednakowej wielkości ale o przeciwnych znakach (kondensator płaski).

: Pole między równoległymi płytami naładowanymi ładunkami tej samej wielkości, ale o przeciwnych znakach.
Rysunek 2: Pole między równoległymi płytami naładowanymi ładunkami tej samej wielkości, ale o przeciwnych znakach.


Pole wytwarzane przez płytę naładowaną ładunkiem dodatnim jest równe \( E_{+}=\sigma/2\varepsilon_{0} \) i skierowane od płyty. Natomiast pole wytwarzane przez płytę naładowaną ujemnie ma tę samą wartość \( E_{-}=\sigma/2\varepsilon_{0} \) ale skierowane jest do płyty. Zatem w obszarze (I)

(3)
\(
{E_{{1}}=\frac{\sigma }{2\varepsilon _{{0}}}+\left(-{\frac{\sigma
}{2\varepsilon _{{0}}}}\right)=0}
\)


w obszarze (II)

(4)
\( {E_{{1}}=\frac{\sigma }{2\varepsilon _{{0}}}+\frac{\sigma }{2\varepsilon_{{0}}}=\frac{\sigma }{\varepsilon _{{0}}}} \)


a w obszarze (III)

(5)
\( {E_{{1}}=\left(-{\frac{\sigma }{2\varepsilon_{{0}}}}\right)+\frac{\sigma }{2\varepsilon _{{0}}}=0} \)


Widzimy, że na zewnątrz układu pole jest równe zeru a pomiędzy płytami ma w każdym punkcie stałą wartość \( \sigma /\varepsilon _{0} \) . Takie pole nazywamy polem jednorodnym.


Ostatnio zmieniona Piątek 27 z Maj, 2022 09:00:34 UTC Autor: Zbigniew Kąkol, Kamil Kutorasiński
Zaloguj się/Zarejestruj w OPEN AGH e-podręczniki
Czy masz już hasło?

Hasło powinno mieć przynajmniej 8 znaków, litery i cyfry oraz co najmniej jeden znak specjalny.

Przypominanie hasła

Wprowadź swój adres e-mail, abyśmy mogli przesłać Ci informację o nowym haśle.
Dziękujemy za rejestrację!
Na wskazany w rejestracji adres został wysłany e-mail z linkiem aktywacyjnym.
Wprowadzone hasło/login są błędne.