1. Закон сохранения электрического заряда. Закон Кулона. Электрическое поле. Напряженность электрического поля. Принцип суперпозиции полей.

1.1. Электрический заряд. Закон сохранения заряда

два вида :положительными и отрицательными. При электризации, например, трением, оба тела заряжаются разноименно: одно — положительно, а другое — отрицательно, т.е, одно тело теряет электроны, а другое приобретает их.

1.2. Закон Кулона

Он справедлив для точечных зарядов.

Точечным зарядом называется заряженное тело, размерами которого можно пренебречь по сравнению с расстояниями от него до других заряженных тел. Кулон в 1785 г. экспериментально установил, что: "СИЛА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ДВУХ НЕПОДВИЖНЫХ ТОЧЕЧНЫХ ЗАРЯДОВ ПРОПОРЦИОНАЛЬНА ВЕЛИЧИНАМ ЭТИХ ЗАРЯДОВ И ОБРАТНО ПРОПОРЦИОНАЛЬНА КВАДРАТУ РАССТОЯНИЯ МЕЖДУ НИМИ", т.е. , (1)

где в СИ коэффициент Ф / м — электрическая постоянная. В итоге имеем k = 910⁹ м/Ф, или Нм² /Кл²

l. 3. Напряженность электрического поля

Основной количественной характеристикой электрического поля является напряженность электрического поля - векторная величина; она определяется отношением силы, действующей СО СТОРОНЫ ПОЛЯ на пробный заряд q', к величине этого заряда, т.е. .

1.4.Принцип суперпозиции электрических полей

. Таким образом,

Это утверждение носит название принципа суперпозиции (наложения) электрических полей и справедливо для не очень больших величин .

2. Работа перемещения электрического заряда в электростатическом поле. Циркуляция вектора напряженности электрического поля.

Ра­бота, совершаемая силами электрического поля по перемещению заряда не зависит от пути перехода , а является функцией начального r₁ и конечного r₂ расстояний между заря­дом q, создающим поле, и зарядом q₀, в нем перемещающимся. Силовое поле, обла­дающее таким свойством, называется потенциальным. А силы, работа которых не зависит от формы траектории, называются консервативными, сл-но, электростатические силы кон­сервативны.

Теорема о циркуляции напряженности электрического поля.

Работа консервативных сил на замкнутой траектории равна нулю, т.е. = 0 или = 0 .Такой интеграл называют циркуляцией: циркуляция вектора Е равна нулю. Физический смысл этого утверждения заключается в том, что линии вектора Е не могут быть замкну­тыми, они всегда начинаются и заканчиваются на электрических зарядах, и электростатиче­ское поле безвихревое.

3. Потенциал и разность потенциалов. Напряженность как градиент потенциала.

(5)

Величину (6)

называют потенциалом электрического поля в данной точке. Потенциал , наряду с напря­женностью электрического поля , используется для описания электрического поля. Потенциал точечного заряда q, как следует из (5) и (6), , (7)

т. е. (прямо пропорционален величине заряда и обратно пропорционален расстоя­нию от него). Потенциал в СИ измеряется в вольтах: 1 В= 1Дж/1 Кл.

Работу сил поля над зарядом q’ можно выразить через разность потен­циалов , (10)

здесь - разность потенциалов между двумя точками поля, которая называется на­пряжением. Напряжение тоже измеряется в вольтах.

Связь между напряженностью электрического поля и потенциалом

Работа по перемещению пробного заряда q’ из точки с потенциалом в точку с потенциалом согласно формуле(10)

равна . С другой стороны . Таким образом , отсюда , (13) - характеризует быстроту изменения потенциала. В более общем случае , (14) где .

Градиент потенциала есть вектор, направленный по нормали к эквипотенциальной поверх­ности в сторону наибыстрейшего возрастания .