Електростатичне поле та його закони

1. Електризація тіл. Два роди зарядів.

Процес набуття електричного заряду макроскопічними тілами називають електризацією. Під час електризації тіло зазвичай приймає або віддає деяку кількість електронів.

Розрізняють два роди електричних зарядів: позитивні та негативні заряди. Однойменно заряджені тіла (частинки) відштовхуються, а різнойменно заряджені — притягуються.

2. Поле точкового заряду. Силові лінії електричного поля. Геометрична інтерпретація полів силовими лінями.

Точковими вважаються заряди, розміри яких малі у порівнянні з відстанню між зарядами. Взаємодія між нерухомими зарядами здійснюється через електричне поле. Електричне поле – це форма матерії, яка породжується зарядженими тілами і здійснює взаємодію між ними.

Силові лінії окремого точкового зарядженого тіла — це радіальні прямі, проведені через точку, в якій перебуває це тіло, тому що в будь-якій точці навколишнього простору сила, яка діє на пробне тіло, спрямована по прямій, що з'єднує центри заряджених тіл. Якщо заряд тіла позитивний, силові лінії спрямовані від центра тіла, якщо негативний — то до центра тілаю.Силова́ лі́нія векторного поля — це лінія в просторі, дотична до якої в будь-якій точці збігається з напрямком поля в цій точці.

3. Дискретність заряду. Закон збереження заряду.

Електричний заряд є дискретним: існує мінімальний (елементарний) електричний заряд, якому кратні всі електричні заряди тіл і частинок. Електричний заряд не існує окремо від частинки; носієм елементарного негативного заряду є електрон, позитивного — протон.

За електризації тіл виконується дуже важливий закон — збереження заряду: в ізольованій системі алгебраїчна сума зарядів усіх частинок залишається сталою.

q₁+q₂ + q₃ + … + q_n = const.

4. Закон Кулона

Закон Кулона — один з основних законів електростатики, який визначає величину та напрямок сили взаємодії між двома нерухомими точковими зарядами.

Електростатична сила взаємодії F₁₂ двох точкових нерухомих зарядів q₁ та q₂ у вакуумі прямо пропорційна добутку абсолютних значень зарядів і обернено пропорційна квадрату відстані r₁₂ між ними.

,

у векторній формі:

,

Сила взаємодії направлена вздовж прямої, що з'єднує заряди, причому однойменні заряди відштовхуються, а різнойменні притягуються. Сили, що визначаються законом Кулона адитивні.

5. Напруженість електростатичного поля. Принцип суперпозиції електростатичного поля.

Напру́женість електри́чного по́ля — це векторна фізична величина, яка дорівнює силі, яка діє у даній точці простору у даний момент часу на пробний одиничний електричний заряд у електричному полі.

В системі СІ вимірюється у В/м, на практиці здебільшого у В/см.

Якщо електричне поле утворюється не одним зарядом, а системою зарядів, то його напруженість визначається за принципом суперпозиції:

Принцип суперпозиції (накладання) полів означає, що електричні поля під час накладання не впливають одне на одне.

6. Електричний диполь. Дипольний момент. Поле диполя.

Диполь електричний - сукупність двох рівних по абсолютній величині різнойменних точкових зарядів, що знаходяться на деякій відстані один від одного.
Основною характеристикою електричного Д. є його дипольний момент — вектор, направлений від негативного заряду до позитивного і чисельно рівний твору заряду е на відстань l між зарядами: р = el. Дипольний момент визначає електричне поле Д. на великій відстані R від Д. (R»l), а також дія на Д. зовнішнього електричного поля. Поле дипол може бути однорідним(сили що діють на позитивний та негативний заряд є однаковими за значенням та протилежними за напрямом) та неоднорідним.

Нейтральні системи зарядів з відмінним від нуля дипольним моментом називають диполями.

потенціал електричного поля визначається за формулою

,

а його напруженість

,

де - це радіус-вектор точки, в якій визначається напруженість електричного поля.

Поле, створене диполем неізотропне, і навіть міняє знак в залежності від напрямку.

7. Теорема Гауса та її застосування до тіл простої геометричної форми.

Потік вектора напруженості через замкнену поверхню S дорівнює сумі зарядів, які попадають у середньому цієї поверхні, поділену на електричну сталу. За допомогою теореми Гауса іноді легко можна розрахувати напруженість електричного поля заряджених тіл певної геометричної форми (площина, циліндр, сфера).

Поле необмеженої зарядженої площини

Поле необмеженого зарядженого циліндра.

Поле зарядженої сферичної поверхні.

Дата добавления: 2015-05-23