Электрический заряд и его дискретность.
Закон Кулона.
Наличие электрического заряда у тел проявляется только в их взаимодействии. Наличие заряда связано с тем, что в состав тел входят заряженные элементарные частицы (электроны «–» и протоны «+»).
Заряд элементарных частиц равен: е = 1,6*10-19 Кл
(это называется элементарный заряд).
Заряд любого тела равен: q = ± Ne, где N = 0.12…
Закон сохранения зарядов:
Суммарный заряд изолированной системы остаётся неизменным q1 + q2 + … + qn = const
Сила взаимодействия двух зарядов в вакууме равна:
q1, q2 — величина зарядов; r — расстояние между зарядами;
К — константа, чаще используют другую константу
E0 = 8,85*10-12 Ф/м — электрическая постоянная.
Закон кулона справедлив и для тел сферической формы с равномерным распределением зарядов.
Электрическое поле.
Напряженность поля.
Принцип суперпозиции.
Согласно современной физики, взаимодействие между зарядами передаётся с помощью электрического поля. Это особая форма материи которая создаётся в пространстве вокруг зарядов.
Характеристикой электрического поля является напряженность которая равна: F — сила с которой поле действует на заряд q0 помещенный в данную точку. [E] = Н/Км =В/м
Если поле создано одним точечным зарядом q, то по закону кулона
— поле создано точечным зарядом.
Принцип суперпозиции.
Напряженность поля в системе зарядов равна сумме напряженностей полей каждого заряда
Для графического изображения электрических полей используют силовые линии или линии напряженности — в каждой точке в которых направление по касательной.
Электрический диполь
Это система двух одинаковых по величине и противоположных по значению зарядов, расстояние между которыми l равно константе.
Величина называется дипольным моментом.
Если диполь поместить в одномерное электрическое поле, то на него будет действовать момент сил относительно центра диполя.
Итог: В однородном поле диполи разворачиваются вдоль поля. В неоднородном электрическом поле диполь втягивается в область более сильного поля.
Поток вектора напряженности.
Теорема Гаусса для
электростатического поля в вакууме.
Поток векторов напряженности через поверхность площадью S называется величина равная: [Ф]=(В/м)*м2=В*м
Если поле не однородное, а поверхность не плоская, то используют элементарный поток. dФЕ = ЕdS*cos α
Полный поток:
Если ввести вектор ; — единичный вектор направленный перпендикулярно к поверхности.
Тогда
Найдём поток вектора создаваемого зарядом q через сферическую поверхность окружающего заряда.
По определению: ФЕ = Е*S*cos α
α = 0 в любой точке сферы.
— эта формула справедлива для замкнутой поверхности любой формы и любого распределения зарядов в нутрии его.
Теорема Гаусса:
Поток вектора через любую замкнутую поверхность равен суме зарядов в нутрии этой поверхности, делённой на Е0