Физические основы микросистемной техники. Механцев Е.Б - 11 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТТИ ЮФУ | Таганрог

Составители: 

Рубрика: 

11
имному отталкиванию. В результате заряд распределяется на поверхности про-
водника и возникающие силы стремятся его растянуть. Можно показать [1], что
действующая на единицу поверхности полупроводника сила f , направленная
нормально к его поверхности, определяется следующими соотношениями:
22
8
1
2
1
2 EEf
π
σσπ
⋅
=⋅=⋅⋅= , (1.31)
где E определяется с помощью выражений (1.10) или (1.15).
Более подробно рассмотрим силы взаимодействия двух противоположно
заряженных и расположенных параллельно плоских электродов. Этот случай
используется в большом числе задач по расчету элементов электротехники и
микросистемной техники (конденсаторы, реле, некоторые двигатели, гироско-
пы и пр.).
В качестве исходных предпосылок здесь
необходимо установить основ-
ные закономерности поведения энергии электрически заряженных тел. При пе-
ренесении заряда в электрическом поле совершается работа A (смотри подраз-
дел 1.3). Это приводит к изменению потенциальной энергии системы зарядов
dW, причем эти изменения одинаковы с совершаемой работой по величине и
противоположны по знаку, т.е.
dWdA
−
=
.
Работа dA электрических сил при таком перемещении связана с измене-
нием потенциала и равна
dWdqdA
−
=
⋅
−=
ϕ
,
и, следовательно, потенциальная энергия заряда в электрическом поле составит
ϕ
⋅
=
qW. (1.32)
В частности, при взаимодействии двух точечных зарядов q
1
и q
2
, находя-
щихся на расстоянии R друг от друга, можно записать ряд соотношений. По-
тенциал, создаваемый зарядом q
2
в точке, где находится заряд q
1
, определяется
выражением
R
q
2
1
=
ϕ
.
Потенциальная энергия заряда q
1
в этой точке будет
.
21
11
R
qq
qW
⋅
=⋅=
ϕ
(1.33)
Очевидно, что тот же результат получится для заряда q
2
, т.е. выражение
(1.33) определяет потенциальную энергию двух точечных зарядов. Последнее
выражение часто записывается в симметричной форме:
2
)(
2211
ϕ
ϕ
⋅
+
⋅
=
qq
W
,
которое легко распространяется на случай произвольного числа зарядов.
Определим энергию, которую запасает заряженный плоский конденсатор.
Пусть в исходном состоянии разность потенциалов между его пластинами рав-
на
)(
12
ϕ
ϕ
−
. Если за счет внешнего источника конденсатор получит дополни-
тельный заряд dq, то совершаемая при этом внешним источником работа в со-

Страницы