Билет № 7 вопрос № 1 взаимодействие точечных зарядов. Закон кулона.

План ответа:

1. Электрическое поле.

2. Закон Кулона.

3. Напряжённость электростатического поля.

4. Потенциал и разность потенциалов электростатического поля.

1. Электрическое поле.

Ещё древнегреческие учёные заметили, что янтарь (окаменевшая смола хвойных деревьев) при натирании его шерстью начинает притягивать к себе различные тела. По-гречески янтарь – электрон, отсюда произошло название «электричество».

Про тело, которое после натирания притягивает к себе другие тела, говорят, что оно наэлектризовано или, что телу сообщён электрический заряд.

Электризоваться могут тела, сделанные из разных веществ.

Электризация тел происходит при соприкосновении и последующем разделении тел (трут тела друг о друга лишь для того, чтобы увеличить площадь их соприкосновения). Все наэлектризованные тела оказывают воздействие на другие тела, которые могут быть как наэлектризованными, так и электрически нейтральными. Это воздействие проявляется как в их взаимном притяжении, так и отталкивании, что позволило сделать вывод о существовании двух родов электрического заряда, которым условно приписаны знаки: положительные и отрицательные.

Даже не смотря на то, что в 1785 году французский учёный Шарль Кулон экспериментально установил закон взаимодействия неподвижных электрических зарядов (о котором пойдёт речь ниже), оставался нерешённым вопрос: как осуществляется это взаимодействие.

Ответ на данный вопрос был дан английским учёным Фарадеем. Согласно его теории каждый электрический заряд в пространстве вокруг себя создаёт электрическое поле, которое с некоторой силой действует на другой заряд, который находится в этом поле, а в свою очередь электрическое поле, созданное вторым зарядом, действует на первый.

Теория Фарадея в дальнейшем была развита английским учёным Максвеллом.

Согласно теории Фарадея и Максвелла пространство, окружающее наэлектризованное тело, отличается от пространства, находящегося вокруг не наэлектризованных тел. В пространстве, вокруг электрического заряда, существует электрическое поле.

Электрическим полем называют особый вид материи, посредством которого происходит взаимодействие электрических зарядов, т.е. поле играет роль передатчика взаимодействий между заряженными телами.

Свойства электрического поля:

- является материальным (обладает энергией);

- порождается электрическим зарядом;

- обнаруживается по действию на заряд, который в него вносится.

Поле, создаваемое неподвижными электрическими зарядами, называется электростатическим.

Любое электростатическое поле характеризуется двумя физическими величинами: векторной силовой характеристикой - напряжённостью Е и скалярной энергетической характеристикой - потенциалом электростатиче­ского поля φ.

2. Закон Кулона.

Основным законом электростатики является закон взаимодействия двух неподвижных заряженных тел, который был экспериментально установлен в 1785 году французским физиком Шарлем Кулоном и носит его имя.

Согласно закону Кулона сила, с которой взаимодействуют два точеч­ных заряда, прямо пропорциональна величинам заря­дов, обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними и направлена вдоль линии, соединяющей эти заряды:

(1),

где q₁ и q₂ — величины взаимодействующих точечных зарядов,

r — расстояние между ними,

k - коэффициент пропорциональности ( ), который показывает, с какой силой взаимодействуют два неподвижных точечных заряда в 1 Кл, находящиеся на расстоянии 1 м друг от друга в вакууме.

Формула (1) определяет модули сил, с которыми взаимодействуют заряды. Силы направлены по прямой линии, соединяющей заряды. Заряд q₁ дей­ствует на заряд q₂ с силой F₁₂, а за­ряд q₂ действует на заряд q₁ с силой F₂₁ (см. рис 7). В соответствии с третьим законом Ньютона . Если заряды одно­именные, то действующие на них силы направлены в противоположные стороны (рис.1, а). Если же заряды разноименные, то действующие на них силы направлены на встречу друг другу (рис.1, б).

Рис. 1 Силы взаимодействия между зарядами

а – одноимёнными; б - разноимённыеми

На этом, в принципе, ответ на экзамене заканчивается.

Однако получить дополнительные вопросы вы можете по основным характеристикам электрического поля, поэтому предлагаю Вам продолжить изучение вопросов изложенных мелким шрифтом на желтом фоне.