Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






  • Сервис онлайн-записи на собственном Telegram-боте
    Тот, кто работает в сфере услуг, знает — без ведения записи клиентов никуда. Мало того, что нужно видеть свое расписание, но и напоминать клиентам о визитах тоже. Нашли самый бюджетный и оптимальный вариант: сервис VisitTime.
    Для новых пользователей первый месяц бесплатно.
    Чат-бот для мастеров и специалистов, который упрощает ведение записей:
    Сам записывает клиентов и напоминает им о визите;
    Персонализирует скидки, чаевые, кэшбэк и предоплаты;
    Увеличивает доходимость и помогает больше зарабатывать;
    Начать пользоваться сервисом
  • Условия на границе раздела двух диэлектрических сред






    Рассмотрим связь между векторами и на границе раздела двух однородных изотропных диэлектриков (диэлектрические проницаемости которых e1 и e2) при отсутствии на границе свободных зарядов. Искомые условия получим с помощью теоремы о циркуляции вектора (см. 4.5) и теоремы Остроградского – Гаусса для вектора (см. 9.4):

     

    = = 0, = = =0.

    Возьмем небольшой прямоугольный контур сторонами, параллельными границе раздела и такой длины a, чтобы в ее пределах напряженность поля в каждом диэлектрике можно было считать одинаковой, и пренебрежимо малой высотой b. Контур частично проходит в первом диэлектрике, частично – во втором. Ось х проходит через середину стороны b (см. рисунок 15).

    Пусть в диэлектриках создано поле, напряженность которого в первом диэлектрике равна , а во втором - . Циркуляция вектора по выбранному нами контуру должна быть равна нулю. При указанном направлении обхода циркуляция вектора может быть представлена в виде

     

    = Е1 х × а - Е2 х × а + Е b × 2 b, (9.5)

     

    где Е b – среднее значение Еl на перпендикулярных к границе участках контура.

    Тогда

    2 х - Е1 х ) а = Е b × 2 b.

     

    В пределе при стремящейся к нулю ширине контура b получается равенство

     

    Е1 х 2 х . (9.6)

     

    Значения проекций векторов и на ось х берутся в непосредственной близости к границе диэлектриков.

    Соотношение (9.6) выполняется при произвольном выборе оси х; нужно лишь, чтобы эта ось лежала в плоскости раздела диэлектриков. Из (9.6) следует, что при таком выборе оси х, при котором Е1 х = 0, проекция вектора Е2 х также будет равна нулю. Это означает, что векторы и в двух близких точках, взятых по разные стороны границы, лежат в одной плоскости с нормалью к поверхности раздела. Представим каждый из векторов и в виде суммы нормальной и тангенциальной составляющих:

     

    = + ; = + . (9.7)

     

    В соответствии с (9.6)

     

    Е1t = Е2t, (9.8)

     

    т.е. тангенциальные составляющие вектора оказываются одинаковыми по обе стороны границы раздела. В (9.8) Е1t и Е2t - проекции векторов и на единичный вектор , направленный вдоль линии пересечения плоскости раздела диэлектриков с плоскостью, в которой лежат вектора и .

    Заменив, согласно (9.1), проекции вектора проекциями вектора , деленными на ee0, получим из (9.8) соотношение

     

    = . (9.9)

     

    На границе раздела двух диэлектриков (рисунок 16) построим прямую цилиндрическую поверхность ничтожно малой высоты h, одно основание S1 которой находится в первом диэлектрике, другое основание S2 находится во втором. Оба основания одинаковы (S1 = S2 = S) и настолько малы, что в пределах каждого из них поле можно считать однородным. Применим к этой поверхности теорему Остроградского – Гаусса. Так как на границе между диэлектриками зарядов нет, правая часть в (9.4) равна нулю.

    Поток через основание S1 равен D1nS, где D1n - проекция вектора в первом диэлектрике на нормаль . Аналогично поток через основание S2 равен D2nS, где D2n - проекция вектора во втором диэлектрике на нормаль . Поток через боковую поверхность можно представить в виде DnSбок, где Dn – значение электрического смещения, усредненное по всей боковой поверхности, Sбок – значение этой поверхности. Таким образом, можно записать

     

    = D1nS + D2nS + DnSбок = 0. (9.10)

     

    Если устремить высоту цилиндра h к нулю, Sбок также будет стремиться к нулю. Поэтому в пределе соотношение (9.10) примет вид

     

    D1n = - D2n.

     

    Знаки проекций оказались разными вследствие того, что нормали и к основаниям цилиндра имеют противоположные направления. Если проецировать и на одну и ту же нормаль, получится условие

     

    D1n = D2n, (9.11)

     

    т.е. нормальные составляющие вектора оказываются одинаковыми по разные стороны границы раздела двух диэлектриков.

    Заменив согласно (9.1) проекции вектора проекциями вектора , умноженными на ee0, получим соотношение

     

    e1e0Е1n = e2e0Е2n,

     

    из которого следует, что

     

    . (9.12)

     

    Таким образом, при переходе через границу раздела двух диэлектрических сред тангенциальная составляющая вектора () и нормальная составляющая вектора () изменяются непрерывно (не претерпевают скачка), а нормальная составляющая вектора () и тангенциальная составляющая вектора () претерпевают скачок.

    Соотношения (9.8), (9.9), (9.11) и (9.12) определяют условия, которым должны удовлетворять векторы и на границе двух диэлектриков в случае, если на этой границе нет сторонних зарядов. Мы получили эти соотношения для электростатического поля. Однако они справедливы и для полей, изменяющихся со временем.

    Найденные нами условия справедливы и для границы раздела диэлектрика с вакуумом. В этом случае одну из диэлектрических проницаемостей нужно положить равной единице.

    Из полученных условий для составляющих векторов и на границе раздела двух диэлектриков следует, что линии этих векторов испытывают на этой границе излом, т.е. преломляются. Найдем соотношение между углами преломления a1 и a2 (см. рисунок 17):

     

    ,

    откуда с учетом (9.9) и (9.11) получается закон преломления линий вектора электрического смещения :

     

    . (9.13)

     

    При входе в диэлектрик с большей e линии удаляются от нормали, и, наоборот, при входе в диэлектрик с меньшей e угол, образуемый линиями с нормалью, уменьшается.

    Закон преломления силовых линий (линий ) в изотропных диэлектриках, очевидно, такой же, как и закон преломления линий смещения , так как в каждом из диэлектриков направления векторов и совпадают. Однако картины линий смещения и силовых линий будут все же различны. Различие заключается в том, что линии смещения непрерывны, в то время как часть силовых линий прерывается на границе раздела (см. § 2.8).






    © 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
    Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
    Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.