1. Электрические заряды. Точечный заряд. Закон Кулона.

Электрический заряд характеризует способность некоторых элементарных частиц участвовать в электрическом и магнитном взаимодействиях.

Виды элементарных частиц: а) Электрон – имеет наименьший по величине отрицательный заряд: е = -1,6*10^-19 Кл, масса: m_e= 9,109*10^-31кг; б) Протон – имеет наименьший по величине положительный заряд: е = 1,6*10^-19 Кл, масса: m_e= 1,673*10^-27кг; в) Нейтрон – не имеет заряда. Масса m_e= 1,675*10^-27кг.

Атом – наименьшая часть химического элемента, способная к самостоятельному существованию и являющаяся носителем его свойств: состоит из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов; заряд атома равен нулю, поэтому атом нейтрален. yfdbufnjh

Ион – электрически заряженная частица, образующаяся при потере или присоединении электронов атомами и молекулами:

Положительно заряженный ион (катион) – образуется при потере одного или нескольких электронов;

Отрицательно заряженный ион (анион) – образуется при присоединении электронов.

Свойства зарядов:

1. Существует два рода электрических зарядов, условно названных положительными и отрицательными;

2. Заряды могут передаваться (например, при непосредственном контакте) от одного тела к другому. Эл. заряд не является неотъемлемой характеристикой данного тела. Одно и то же тело в разных условиях может иметь разный заряд.

3. Одноименные заряды отталкиваются, разноименные – притягиваются.

Одним из фундаментальных законом природы является экспериментально установленный ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ЗАРЯДА: В изолированной системе алгебраическая сумма зарядов всех тел остается постоянной: q₁ + q₂ + … + q_n = const:

Закон сохранения электрического заряда утверждает, что в замкнутой системе тел не могут наблюдаться процессы рождения или исчезновения зарядов только одного знака.

Точечным зарядом называют заряженное тело, размерами которого в условиях данной задачи можно пренебречь.

Закон Кулона: Сила взаимодействия двух точечных зарядов пропорциональна величине каждого из зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними:

kq₁q₂ kq₁q₂

F = r² (в вакууме); F = εr² (в среде)

Коэффициент пропорциональности k = 9*10⁹H*м²/Кл²

ε – диэлектрическая проницаемость среды.

В случае одноименных зарядов, сила оказывается положительной. В случае разноименных зарядов сила отрицательна.

2. Напряженность электрического поля

Электрическое поле – создается электрическим зарядом и является материальной средой.

Электростатическое поле – поле, создаваемое постоянным зарядом.

Основное свойство – способность действовать с некоторой силой на внесенный в поле электрический заряд.

Силовая характеристика – напряженность электрического поля.

Напряженностью электрического поля называют физическую величину, равную отношению силы, с которой поле действует на положительный пробный заряд, помещенный в данную точку пространства, к величине этого заряда: E = F/q.

Напряженность электрического поля – векторная физическая величина.

Направление вектора Е совпадает в каждой точке пространства с направление силы, действующей на положительный пробный заряд.

Как следует из закона Кулона и определения напряженности, напряженность точечного заряда пропорциональна величине заряда q и обратно пропорциональна квадрату расстояния rот заряда до данной точки поля:

kqr 1 qr

E = r²r = 4πε₀ r²r

Направлен вектор Е вдоль радиальной прямой, проходящей через заряд и данную точку поля, от заряда, если он положителен, и к заряду, если он отрицателен.