21)Электрический заряд. Закон Кулона. Напряженность электростатического поля. Принцип суперпозиции.

Электри́ческий заря́д — это физическая скалярная величина, определяющая способность тел быть источником электромагнитных полей и принимать участие в электромагнитном взаимодействии. Впервые электрический заряд был введён в законе Кулона в 1785 году. Измеряется в Кулонах. (q-заряд)

Зако́н Куло́на — это закон, описывающий силы взаимодействия между точечными электрическими зарядами.Был открыт Шарлем Кулоном в 1785 г. Проведя большое количество опытов с металлическими шариками, Шарль Кулон дал такую формулировку закона:

Модуль силы взаимодействия двух точечных зарядов в вакууме прямо пропорционален произведению модулей этих зарядов и обратно пропорционален квадрату расстояния между ними.

,

где F — сила, с которой заряд 1 действует на заряд 2; q1,q2 — величина зарядов; k — коэффициент пропорциональности; r- расстояние между зарядами. Таким образом, закон указывает, что одноимённые заряды отталкиваются (а разноимённые — притягиваются). (где ε0 ≈ 8,85×10−12 Ф/м — электрическая постоянная.)

Напряжённость электри́ческого по́ля (в\м) — векторная физическая величина, характеризующая электрическое поле в данной точке и численно равная отношению силы F, действующей на пробный заряд, помещенный в данную точку поля, к величине этого заряда q :

.

При́нцип суперпози́ции — один из самых общих законов во многих разделах физики. В самой простой формулировке принцип суперпозиции гласит:

результат воздействия на частицу нескольких внешних сил есть векторная сумма воздействия этих сил.

Наиболее известен принцип суперпозиции в электростатике, в которой он утверждает, что напряженность электростатического поля, создаваемого в данной точке системой зарядов, есть сумма напряженностей полей отдельных зарядов.( S = S1 + + S2 + S3 + ...)

22)Потенциал и работа электростатического поля. Циркуляция вектора напряженности. Связь напряженности с потенциалом.

Потенциал электростатического поля. Поле консервативной силы может быть описано не только векторной функцией, но эквивалентное описание этого поля можно получить, определив в каждой его точке подходящую скалярную величину. Для электростатического поля такой величиной является потенциал электростатического поля, определяемый как отношение потенциальной энергии пробного заряда q к величине этого заряда, j = Wп / q, откуда следует, что потенциал численно равен потенциальной энергии, которой обладает в данной точке поля единичный положительный заряд. Единицей измерения потенциала служит Вольт (1 В).

При перемещении пробного заряда q в электрическом поле электрические силы совершают работу. Эта работа при малом перемещении

равна:

Работа сил электростатического поля при перемещении заряда из одной точки поля в другую не зависит от формы траектории, а определяется только положением начальной и конечной точек и величиной заряда.

Работа сил электростатического поля при перемещении заряда по любой замкнутой траектории равна нулю.

Циркуляцией вектора напряженности называется работа, которую совершают электрические силы при перемещении единичного положительного заряда по замкнутому пути L. Так как работа сил электростатического поля по замкнутому контуру равна нулю (работа сил потенциального поля), следовательно циркуляция напряженности электростатического поля по замкнутому контуру равна нулю.

Связь напряженности с потенциалом:

Или

т. е. напряженность Е поля равна градиенту потенциала со знаком минус. Знак минус говорит о том, что вектор напряженности Е поля направлен в сторону уменьшения потенциала.(Градие́нт— вектор, показывающий направление наискорейшего возрастания некоторой величины , значение которой меняется от одной точки пространства к другой (скалярного поля).