Тема 7.1 Электрический разряд. Закон сохранения электрического заряда. Взаимодействие точеных зарядов. Закон Кулона. Диэлектрическая проницаемость среды.

Электродинамика — это раздел физики, изучающий свойства и закономерности поведения электрического поля, осуществляющего взаимодействие между электрически заряженными телами или частицами.

Открытие электризации тел. Еще в древнем мире была известна способность янтаря, потертого мехом, притягивать небольшие кусочки других материалов. В 1600г., английский физик У. Гильберт выяснил, что подобным свойством обладают и другие вещества. Именно он ввел слово электричество (греч. — "янтарь"), назвав стеклянную палочку, потертую шелком, наэлектризованной.

Электрический заряд. Протоны, нейтроны и электроны обладают индивидуальными свойствами, они не похожи друг на друга. Для характеристики этих свойств была введена физическая величина - электрический заряд. Наличие у частиц электрического заряда позволяет им взаимодей­ствовать друг с другом. Причем, одноименно заряженные частицы отталкиваются друг от друга, а разноименно заряженные — притягиваются. Э лектрический заряд характеризует интенсивность электромагнитных взаимо­действий. Электрический заряд не существует отдельно от частицы, это ее неотъемлемое свойство так же, как и масса частицы. Заряд, аналогичный заряду электрона, стали называть отрицательным, а заряд, аналогичный заряду прото­на, — положительным. Нейтрон не имеет электрического заряда

Элементарный заряд. Электрическому заряду присуще свойство дискретности, т.е. он способен дробиться, но только до определенного минимального значения, которое называется элементарный заряд. Материальным носи­телем наименьшей массы и наименьшего отрицательного электри­ческого заряда является электрон, открытый в 1897 г. английским физиком Дж. Дж. Томсоном. Величина элементарного заряда была определена экспериментально Милликеном Иоффе. Его численное значение равно:

Электризация. Заряд макроскопических тел определяется суммарным зарядом частиц, из которых оно состоит. Атом любого вещества нейтрален, так как число электронов в нем равно числу протонов в его ядре. Поэтому макроскопические тела, как правило, электрически нейтральны.

Для того чтобы макроскопическое тело стало обладать электрическим зарядом, необходимо отделить часть отрицательного заряда от связанного с ним, положительного. Этот процесс называют электризацией.

Обнаружить заряжено тело или нет можно с помощью электроскопа.

Наэлектризовать тело можно:

трением. При этом небольшая часть наиболее подвижных заряженных частиц в теле — электронов — перейдет от одного тела к другому. При этом первое тело зарядится положительно, а второе — отрицательно;

соприкосновением незаряженного тела с заряженным. При этом часть электронов будет перебегать от тела, у которого число электронов больше, к телу с меньшим числом электронов.

Закон сохранения электрического заряда. Электрический заряд при электризации ниоткуда не берется и никуда не исчезает бесследно. Он только переходит от одного тела к другому, а общий заряд в замкнутой системе тел остается величиной неизменной.

Закон Кулона. Законы взаи­модействия неподвижных элект­рических зарядов изучает элект­ростатика. Основной закон элект­ростатики был экспериментально установлен французским физи­ком Шарлем Кулоном (1736—1806) | 1785 г. В опытах Кулон измерялись силы взаимодействия заряженных шаров. Опыты показали, что два точечных неподвижных заряженных тела в вакууме взаимодействуют друг с другом с силой прямо пропорциональной произведению модулей зарядов и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними, и направ­ленной по прямой, соединяющей эти заряды.

- кулоновская сила в вакууме.

- кулоновская сила в среде

- электрическая постоянная

закон Кулона справедлив только для точечных зарядов. На самом деле точечных зарядов в природе не существует, но если расстояние между заряженными телами во много раз больше их размеров, то эти тела можно считать точечными.

1 Кулон (Кл) — это заряд, проходящий за1с через поперечное сечение проводника при силе тока 1 А.

Диэлектрическая проницаемость среды есть величина, показывающая, во сколько раз сила взаимодействия данных зарядов в вакууме больше, чем в данной среде.

F-сила взаимодействия зарядов поля в данной среде; F₀ –сила взаимодействия зарядов в вакууме.