Электрическое поле

,.

Определение: Поверхностной плотностью заряда называется заряд, приходящийся на единицу площади поверхности:

, .

Определение: Объемной плотностью заряда называется заряд, приходящийся на единицу объема:

, , .

Из обобщения опытных данных был установлен фундаментальный закон природы, экспериментально подтвержденный в 1843 г. английским физиком М. Фарадеем (1791-1867), - закон сохранения заряда: Алгебраическая сумма электрических зарядов любой замкнутой системы (системы, не обменивающейся зарядами с внешними телами) остается неизменной, какие бы процессы ни происходили внутри этой системы.

Электрический заряд - величина релятивистски инвариантная, т.е. не зависит от системы отсчета, а значит, не зависит от того, движется этот заряд или покоится.

Единица электрического заряда (производная единица, т.к. определяется через единицу силы тока) - кулон (Кл).

Определение: Кулон - электрический заряд, проходящий через поперечное сечение проводника при силе тока 1 А за время 1 с.

, .

Закон взаимодействия неподвижных точечных электрических зарядов установлен в 1785 г. Ш. Кулоном (Г. Кавендишем).

Определение: Точечный заряд - заряд, сосредоточенный на теле, линейные размеры которого пренебрежимо малы по равнению с расстоянием до других заряженных тел, с которыми он взаимодействует.

Понятие точечного заряда, как и материальной точки, является физической абстракцией.

Закон Кулона: Сила взаимодействия F между двумя неподвижными точечными зарядами, находящимися в вакууме, пропорциональна зарядам q₁ и q₂ и обратно пропорциональна квадрату расстояния r между ними:

где k - коэффициент пропорциональности, зависящий от выбора системы единиц.

Сила Fнаправлена по прямой, соединяющей взаимодействующие заряды, т.е. является центральной, и соответствует притяжению (F<0) в случае разноименных зарядов и отталкиванию (F>0) в случае одноименных зарядов. Эта сила называется кулоновской силой.

В векторной форме закон Кулона имеет вид:

(8.1.1.)

где F₁₂ - сила,действующая на заряд q₁ со стороны заряда q₂, - радиус-вектор, соединяющий заряды q₁ и q₂ ; (рис.1.). На заряд q₂ со стороны заряда q₁ действует сила .

Рис.1.

В СИ коэффициент пропорциональности равен .

Если взаимодействующие заряды находятся в однородной и изотропной среде, то закон Кулона запишется в окончательном виде:

(8.1.2.)

Величина называется электрической постоянной; она относится к числу фундаментальных физических постоянных и равна

Кл²/(Н^.м²), или Ф/м, (8.1.3.)

- безразмерная величина – диэлектрическая проницаемость среды, показывающая, во сколько раз сила F взаимодействия между зарядами в данной среде меньше их силы F₀ взаимодействия в вакууме:. Для вакуума диэлектрическая проницаемость .

Основные характеристики электростатического поля –

Дата добавления: 2014-01-11