Электростатического поля в вакууме

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 + … + q_n = 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. dФ_Е = 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: Ф_Е = 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