1 ВОПРОС
Зако́н сохране́ния
электри́ческого заря́да гласит, что
алгебраическая сумма зарядов
электрически
замкнутой системы сохраняется.
Закон
сохранения заряда выполняется абсолютно
точно. На данный момент его происхождение
объясняют следствием принципа
калибровочной
инвариантности[1][2].
Требование релятивистской
инвариантности приводит к тому,
что закон сохранения заряда имеет
локальный характер: изменение заряда
в любом наперёд заданном объёме равно
потоку заряда через его границу. В
изначальной формулировке был бы возможен
следующий процесс: заряд исчезает в
одной точке пространства и мгновенно
возникает в другой. Однако такой процесс
был бы релятивистски
неинвариантен: из-за относительности
одновременности в некоторых
системах отсчёта заряд появился бы в
новом месте до того, как исчез в предыдущем,
а в некоторых — заряд появился бы в
новом месте спустя некоторое время
после исчезновения в предыдущем. То
есть был бы отрезок времени, в течение
которого заряд не сохраняется. Требование
локальности позволяет записать закон
сохранения заряда в дифференциальной
и интегральной форме.Силы взаимодействия
неподвижных зарядов прямо пропорциональны
произведению модулей зарядов и обратно
пропорциональны квадрату расстояния
между ними:
|
Силы взаимодействия
подчиняются третьему закону Ньютона:
Они являются силами отталкивания при
одинаковых знаках зарядов и силами
притяжения при разных знаках (рис. 1.1.3).
Взаимодействие неподвижных электрических
зарядов называют электростатическим
или кулоновским
взаимодействием. Раздел электродинамики,
изучающий кулоновское взаимодействие,
называют электростатикой.Закон
Кулона справедлив для точечных заряженных
тел. Практически закон Кулона хорошо
выполняется, если размеры заряженных
тел много меньше расстояния между ними.
Коэффициент пропорциональности k в законе Кулона зависит от выбора системы единиц. В Международной системе СИ за единицу заряда принят кулон (Кл).
Кулон – это заряд, проходящий за 1 с через поперечное сечение проводника при силе тока 1 А. Единица силы тока (ампер) в СИ является наряду с единицами длины, времени и массы основной единицей измерения.
Коэффициент k в системе СИ обычно записывают в виде:
|
||
|
2 Вопрос
Электрическое поле. Напряженность электрического поля. |
|
Закон Кулона не объясняет механизм передачи электромагнитного взаимодействия: близкодействие (непосредственный контакт) или дальнодействие? Если заряды действуют друг на друга на расстоянии, то скорость передачи взаимодействия должна быть бесконечно большой, взаимодействие должно распространяться мгновенно. На опыте скорость конечна (скорость света с=3.108м/с). |
|
Для объяснения вводится понятие электрического поля (впервые - М. Фарадей) - особый вид материи, существующий вокруг любого электрического заряда и проявляющий себя в действии на другие заряды. |
|
Напряженность - силовая характеристика электрического поля. |
|
Пусть заряд q0 создает поле, в произвольную точку которого мы помещаем положительный заряд q. Во сколько бы раз мы не изменяли заряд q в этой точке, сила взаимодействия изменится во столько же раз (з-н Кулона). |
|
Следовательно: |
|
Напряженность - векторная физическая величина, численно равная отношению силы, действующей на заряд, помещенный в данную точку данного поля, к величине этого заряда. |
|
Напряженность не зависит от величины заряда, помещенного в поле.
|
|
|
|
Принцип суперпозиции
полей: напряженность
поля, созданного системой зарядов
равна геометрической сумме напряженностей
полей, созданных каждым зарядом. Т.е.
напряженности складываются
геометрически: (Это опытный факт.) |
Пример:
|
Графическое представление электростатического поля. |
|
Силовые линии (линии напряженности) - непрерывные (воображаемые) линии вектор напряженности касателен к каждой точке которых. Способ описания с помощью силовых линий введен Фарадеем. |
|
|
|
-
величина постоянная в данной точке данного поля.
,
если q>0. 
,
если q<0. Т.е. вектор
напряженности направлен от положительного
заряда и к отрицательному.
Напряженность
в данной точке поля равна 1
,
если на заряд в 1 Кл, помещенный в эту
точку, действует сила в 1 Н. (Напряженность
равна 1 
,
если между точками электростатического
поля, находящимися на расстоянии 1 м
друг от друга, существует разность
потенциалов 1 В).
