Электростатическое поле и его напряженность

Физики Корчагина И. А.

Введение

В пособии излагается теоретический материал по теме «Электрическое поле».

Пособие предназначено для изучения основного теоретического материала, для проведения семинарских занятий, для самостоятельной работы студентов, для подготовки к экзаменам.

Вопросы темы систематизированы в компактные структурные единицы, включающие базовые понятия и формулы, формулировки основных физических законов, суть важнейших физических явлений и процессов.

 

 

ВЕЛИЧИНА	ОБОЗНАЧЕНИЕ	ЕДИНИЦА
Диэлектрическая проницаемость среды	ε
ЭДС	ξ	В
Индуктивность	L	Гн
Магнитная индукция	В	Тл
Мощность тока	Р	Вт
Напряженность	Е	В/м
Объемная плотность энергии	w	Дж/мЗ
Поверхностная плотность заряда	J	Кл/м2
Потенциальная энергия	W	Дж
Работа	А	Дж
Расстояние	r	м
Сила тока	I	Кл
Сопротивление	R	Ом
Удельное электрическое сопротивление	р	Ом∙м
Электроёмкость	с	Ф

 

Электрическое поле

1. Электрический заряд и закон его сохранения

Электрический заряд	Физическая величина, характеризующая способность тел или частиц к электромагнитным взаимодействиям
Единица электрического заряда 1 Кл; 1Кл=l А∙с	1 Кл - электрический заряд, проходящий через по­перечное сечение проводника при силе тока 1 А за время 1 с. Кулон - производная единица
Элементарный электрический заряд е= 1,6∙10-19 Кл	Наименьший электрический заряд, положительный или от­рицательный, равный величине заряда электрона
Носителиэлементарногоэлектрического заряда	электрон – mе= 9,11∙10-31 кг; носитель элементарного отри­цательного заряда. протон mр= 1,67∙10-27 кг; носитель элементарного поло­жительного заряда
Электризация тела	Состоит в потере или приобретении телом некоторого количества электронов.
Замкнутая система зарядов	Система, не обменивающаяся зарядами с внешними телами
Закон сохранения электрического заряда	Алгебраическая сумма электрических зарядов любой замкну­той системы остается неизменной, какие бы процессы ни происходили внутри данной системы.

Закон Кулона.

Электростатическое поле и его напряженность

Точечный заряд	Заряд, сосредоточенный на теле, линейные размеры которо­го пренебрежимо малы по сравнению с расстояниями до других заряженных тел, с которыми он взаимодействует. Точечный заряд, как и материальная точка, - физи­ческая абстракция
Закон Кулона (вакуум) F = 1/4πε0∙q1q2/r2	Сила взаимодействия F между двумя неподвижными точеч­ными зарядами, находящимися в вакууме, пропорциональна зарядам q1 и q2 и обратно пропорциональна квадрату рас­стояния r между ними. Сила F направлена по прямой, соединяющей взаимо­действующие заряды, т. е. является центральной, и соответствует притяжению (F < О) в случае разно­именных зарядов и отталкиванию (F > О) в случае од­ноименных зарядов. Эта cиланазывается кулонов­ской силой.
Электрическая постоянная ε 0 = 8,85∙10-12 Ф/м	Относится к числу фундаментальных физических постоянных; 1/4πε0 = к = 9∙109 м/Ф
Диэлектрическая проницаемость средыε =F0/F	Безразмерная величина, показывающая, во сколько раз сила взаимодействия F между зарядами в данной среде меньше их силы взаимодействия Fo в вакууме
Закон Кулона (среда)	Взаимодействующие заряды находятся в однородной и изотропной среде с диэлектрической проницаемо­стью ε.
Электрическое поле	Силовое поле, посредством которого взаимодействуют электрические заряды.
Электростатическое поле	Поле, создаваемое неподвижными электрическими зарядами.
Напряженность электростатического поля Е = F/q	Физическая величина, определяемая силой, действующей на единичный положительный, помещённый в данную точку поля
Единица напряжённости 1Н/ Кл = 1В/м	1 Н/Кл - напряженность такого электростатического поля, которое на точечный заряд 1 Кл действует с силой в 1 Н.
Напряжённость -характеристика данной точки электростатического поля	Если в поле, создаваемое зарядом Q, помеcтить пробный заряд Qo,, то на него действует сила F, которая, согласно закону Кулона, пропорциональна пробному заряду Qo.. Поэтому отношение F /Qo не зависит от величины Qo и характеризует электростатическое поле в той точке, где пробный заряд находится. Напряженность электростатического поля - силовая векторная характеристика.
Напряженность поля точечного заряда Е =кq/εr2	R – расстояние от данной точки поля до заряда q.
Направление вектора Е	Совпадает с направлением силы, действующей на по­ложительный заряд. Если поле создается положитель­ным зарядом, то вектор Енаправлен вдоль радиуса-­вектора от заряда во внешнее пространство (отталки­вание пробного положительного заряда); если поле создается отрицательным зарядом, то вектор Е на­правлен к заряду.