Электрическое поле. Напряжённость электрического поля

Строение вещества и электризация

В природе существует ряд микрочастиц с зарядами противоположных знаков. Наиболее известные из этих микрочастиц - это электрон массой 9,1*10^{-31 кг и протон, масса которого в 1840 раз больше массы электрона. Электрон заряжен отрицательно, а протон положительно, причём, модули зарядов протона и электрона в точности равны.}

Так как из электронов и протонов построены атомы вещества, то электрические заряды органически входят в состав всех тел. Электроны и протоны входят в состав атома в таких количествах, что их заряды компенсируют друг друга и атом оказывается электронейтральным. Точно так же электронейтральными оказываются макроскопические тела, состоящие из огромного числа атомов и молекул.

Опыт показал, что заряд электрона е представляет собой наименьший известный в настоящее время в природе заряд, который может нести на себе тело или отдельная свободная частица. Поэтому, его назвали элементарным зарядом. Таким образом, макроскопический заряд тела кратен заряду электрона и может принимать значения от 0, ± е, ± 2 е, ± 3 е, … В этом случае говорят, что заряд квантуется ( иными словами, принимает дискретные значения).

По электрическим свойствам все тела можно разделить на три обширные группы:

1) Проводники, к которым относят металлы, расплавы и растворы электролитов, графит; все эти вещества содержат много свободных электронов или ионов и потому хорошо проводят электрический ток;

2) Полупроводники, к которым относят германий, кремний, селен и ряд других веществ;

3) Диэлектрики или изоляторы, например, стекло, фарфор, кварц, плексиглас, резина, дистиллированная вода, керосин, масло растительное, а также, все газы.

Указанное разделение веществ весьма условно, ибо в зависимости от

внешних условий, свойства вещества могут существенно изменяться. Например, если разогреть такой хороший диэлектрик, как стекло, то он превращается в проводник. При очень высоких температурах или при радиоактивном облучении газы также становятся хорошими проводниками.

 

Закон Кулона

Сила F взаимодействия между двумя неподвижными точечными зарядами q₁ и q ₂ в вакууме прямо пропорциональна произведению этих зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния r между ними.

F = k*(Q1* Q2)/r2 F = (1/4πε0)*((Q1* Q2)/r2), где 1/4πε0 = k = 9*109 нм2/кл2

 

За единицу заряда в СИ принимают значение такого точечного заряда, который действует в вакууме на равный ему точечный заряд с силой в 9*10⁹ Н, если расстояние между обоими зарядами равно 1 м. В честь Ш.Кулона эта единица получила название кулон (Кл).

Найдём электрическую постоянную. Согласно определению единицы заряда, если Q₁ = Q₂ = 1 Кл и r =1 м, то F = 9*10⁹ Н. Подставляя эти значения, получаем следующую формулу:

ε0 = (1Кл*1Кл)/(4π*9*109 Н*1м2) = Кл2/(Н*м2) = 8,85*10-12 Кл2/(Н*м2) удельный заряд электрона = е/m = 1,7 * 1011Кл

 

Электрическое поле. Напряжённость электрического поля

Напряжённость электрического поля – физическая величина, численно равная отношению силы F, действующий в данной точке поля на пробный положительный заряд q, к этому заряду.