Основные вопросы к экзамену

1. Электрический заряд. Закон Кулона. Напряженность электрического поля. Теорема Гаусса.

Электрический заряд – это физическая величина, характеризующая свойство частиц или тел вступать в электромагнитные силовые взаимодействия.

Электрический заряд обычно обозначается буквами q или Q.

Закон Кулона: модуль силы взаимодействия двух точечных зарядов в вакууме прямо пропорционален произведению модулей этих зарядов и обратно пропорционален квадрату расстояния между ними.

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

.

Теорема Гауса: поток вектора напряжённости электрического поля через любую произвольно выбранную замкнутую поверхность пропорционален заключённому внутри этой поверхности электрическому заряду.

2. Потенциал. Связь между напряженностью и потенциалом. Типы диэлектриков. Электрический диполь. Теорема Гаусса для электростатического поля в диэлектрике.

Потенциал электростатического поля — скалярная величина, равная отношению потен­циальной энергии заряда в поле к этому заряду:   

 

 - энергетическая характеристика поля в данной точке. Потенциал не зависит от величины заряда, помещенного в это поле.

Связь между напряженностью и потенциалом

Если закон перемещения пробного заряда неизвестен, то для определения работы разбиваем траекторию на участки  r® 0, в пределах которых действующая сила остается постоянной, определяем работу для этих участков и результат суммируем. На участке  r разность потенциалов составляет  j (или dr и dj соответственно). Тогда запишем

А зная, что напряженность

,

 - это связь напряженности и потенциала для неоднородного поля.

Если поле однородно, т.е. на каждую единицу длины изменение потенциала остается постоянным, то:

 .

, где E - напряженность, U - напряжение.

Размерностью для напряженности служат .

К диэлектрикам относятся все газы, если они не подвергались ионизации, некоторые жидкости (дистиллированная вода, бензол и др.) и твердые тела (фарфор, слюда и др.). Твердые диэлектрики подразделяют на кристаллические, аморфные и тела сложного строения, состоящие из смеси монокристаллов, соединенных аморфной прослойкой (керамика, полимеры).

Диполь — в электродинамике: идеализированная система, служащая для приближённого описания статического поля или распространения электромагнитных волн вдали от источника (особенно - от источника с нулевым суммарно, но пространственно разделенным зарядом).

Для поля в диэлектрической среде электростатическая теорема Гаусса: поток вектора электрического смещения через замкнутую поверхность пропорционален заключённому внутри этой поверхности свободному электрическому заряду:

3. Электростатическая индукция.

Электростатическая индукция — явление наведения собственного электростатического поля, при действии на тело внешнего электрического поля. Явление обусловлено перераспределением зарядов внутри проводящих тел, а также поляризацией внутренних микроструктур у непроводящих тел. Внешнее электрическое поле может значительно исказиться вблизи тела с индуцированным электрическим полем.