Лекция 1. «Электричество и магнетизм»

«Электричество и магнетизм»

Электродинамика – наука о свойствах и закономерностях поведения особого вида материи – э/м поля, осуществляющего взаимодействие м/у электрически заряженными телами или частицами.

Электростатикой называется раздел электродинамики, в котором изучаются свойства и взаимодействия неподвижных в ИСО частиц, обладающих электрическим зарядом.

Физическая величина, характеризующая свойство тел или частиц вступать в э/м взаимодействия и определяющая значения сил и энергий при таких взаимодействиях, называется электрическим зарядом.

Единица электрического заряда – Кулон (Кл.). 1Кл.- электр. заряд, проходящий через поперечное сечение проводника при силе тока 1А за время 1с.

Важным свойством электрического заряда является его дискретность (установлено опытным путем 1910-1914гг. америк.физиком Милликеном). Это означает, что существует некоторый наименьший, универсальный, не делимый заряд. Заряд любого тела является кратным этому элементарному заряду Q=Ne (т.е. равен произведению некоторого целого числа на величину элементарного заряда).

Электрический заряд электрона и протона (носители положительного заряда) называется элементарным зарядом – минимальный заряд, которым обладают все заряженные элементарные частицы. Электрический заряд протона равен по абсолютной величине заряду электрона: е = 1,6021892* 10^-19 Кл.

Электрический заряд подчиняется закону сохранения заряда (это фундаментальный закон природы, экспериментально подтверждённый в 1843г. английским физиком М.Фарадеем).

Закон сохранения заряда – алгебраическая сумма электрических зарядов любой замкнутой системы остается неизменной, какие бы процессы ни происходили внутри данной системы

q₁+q₂+q₃+…+q_n = const, где q₁,q₂ и т.д. – заряды частиц.

Замкнутая система – система, не обменивающаяся зарядами с внешними телами.

Электрические заряды называются точечными, если размеры тел, на которых они сосредоточены, намного меньше расстояний между телами.

Взаимодействие 2-х покоящихся точечных зарядов определяется основным законом электростатики – законом Кулона, экспериментально установленным в 1785г. с помощью крутильных весов.

Сила взаимодействия 2-х точечных неподвижных заряженных тел в вакууме прямо пропорциональна произведению модулей зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Эту силу называют Кулоновской.

где │q₁│,│q₂│- модули зарядов, r – расстояние между зарядами,

- коэффициент пропорциональности,

где ε- диэлектрическая проницаемость среды, ε₀ = 8,85*10^-12Кл/Н*м² – электрическая постоянная.

Границы применимости закона Кулона от 10^-17 м до 10⁷м.

Электрическое поле – особая форма материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между электрически заряженными частицами.

Электрическое поле которое создается неподвижными электрическими зарядами называется электростатическим.

Для исследования электростатического поля используется пробный точечный положительный заряд Q₀ – заряд, который не искажает исследуемое поле (не вызывает перераспределение зарядов, создающих поле).

Электрическое поле описывается определенными силовыми (напряженность)и энергетическими (потенциал) характеристиками.

Напряженность электрического поля – физическая величина, равная отношению силы, действующей на пробный единичный положительный заряд помещенный в эту точку поля:

, где - напряженность электрического поля;

- сила, с которой действует на положительный заряд;

Напряженность поля точечного заряда в вакууме:

или

Единица измерения напряженности электрического поля в СИ:

Для графического изображения электростатического полей пользуются силовыми линиями.

Силовыми линиями (линиями напряженности) называют непрерывные воображаемые линии, касательные к которым в каждой точке совпадают с направлением вектора напряженности в этой точке электрического поля

Силовые линии электростатического поля разомкнуты. Они начинаются на положительных зарядах и оканчиваются на отрицательных зарядах.

Если электрическое поле образовано несколькими точечными зарядами, то его вектор напряженности в данной точке равен векторной сумме напряженностей полей, созданных в этой точке каждым зарядом в отдельности: , где n- число зарядов создающих электрические поля. В этом состоит принцип суперпозиции (наложения) электрических полей (см.рис.)

Дата добавления: 2014-01-20