21. Силы, действующие на точечный заряд, непрерывно распределенный заряд, диполь в электрическом поле.
Все
силы, возникающие в электростатическом
поле, являются, в конечном счете, силами,
действующими на заряд. Сила, действующая
на точечный заряд равна:
Сила,
действующая на непрерывно распределенный
заряд равна:
.
Следовательно, объемная плотность сил
.
Сила, действующая на диполь равна сумме
сил, приложенных к зарядам диполя:
(1) Здесь
можно
представить в виде ряда по
и ограничиться линейными членами
(2),
где
.
С учетом (2) формула (1) принимает вид
.
В однородном поле сила, действующая на
диполь, равно нулю, поскольку зарядам
диполя приложены противоположно
направленные и равные по модулю силы.
Силы, действующие на диэлектрик, зависят
от соотношения диэлектрической
проницаемости тела и диэлектрической
проницаемости окружающей среды. На
поверхности раздела между диэлектриками
сила всегда направлена в сторону
диэлектрика с меньшей диэлектрической
проницаемостью.
22. Опыт Милликена.
В
опыте Милликена исследовались микрокапли
масла К , наэлектризованные
трением о воздух, а также захватом ионов
воздуха, ионизированного ультрафиолетовым
излучением. Если поместить такую каплю
в вертикальный сосуд с воздухом, то она
начнет падать, и скоро установится ее
постоянная скорость падения 
,
соответствующая равновесию силы
Архимеда, силы вязкого трения и силы
тяжести:
где 
—
плотность, объем и радиус капли
соответственно, 
—
коэффициент сопротивления воздуха,
выражающийся через его вязкость 
согласно закону
Стокса, 
—
плотность воздуха. Если теперь в сосуде
создать направленное вертикально поле
с напряженностью 
,
то в левой части уравнения выше появится
слагаемое 
,
где 
—
заряд капли. В опыте масло, пройдя через
специальную распыляющую камеру Р,
направлялось в пространство между двумя
металлическими пластинами, разность
потенциалов между которыми составляла
до нескольких киловольт. Вначале, при
отключенном напряжении, капля начинала
падать, при этом за ней наблюдали в
микроскоп М, фиксируя установившуюся
скорость падения. Однако до того, как
капля падала на нижнюю пластину,
напряжение включали, чтобы электрическое
поле поднимало каплю, и вычисляли
установившуюся скорость подъема капли
вверх. Вовремя включая и отключая поле,
каплю много раз заставляли подниматься
и спускаться вниз, при этом нетрудно
было вычислить ее заряд. Оказалось, что
он был различным в различных измерениях,
но все время кратным одному и тому же
значению элементарного заряда
Это значение заряда связали впоследствии с зарядом электрона. На самом же деле считается, что капля просто захватывала в процессе своего движения положительно или отрицательно заряженные ионы. Особенностью эксперимента Милликена, было то, что в нем использовался специально очищенный воздух, а камеру, по которой поднималась и опускалась капля, освещали светом электрической дуги. Это с одной стороны делало каплю видимой, а с другой стороны ионизировало воздух, что давало возможность капле захватывать его ионы. В опыте Милликена использовались капли размером порядка микрометра.