5) Понятие о заряде.

Электрический заряд – это физическая величина, характеризующая свойство частиц или тел вступать в электромагнитные силовые взаимодействия (Значение заряда 9,1 * .

Электромагнитные взаимодействия – это взаимодействия между заряженными частицами или телами.

Совокупность всех известных экспериментальных фактов позволяет сделать следующие выводы:

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

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

• Одноименные заряды отталкиваются, разноименные – притягиваются. В этом также проявляется принципиальное отличие электромагнитных сил от гравитационных. Гравитационные силы всегда являются силами притяжения.

Зарядить тело это означает перенести или унести с поверхности данного тела некоторое количество электронов или ионов.

Одним из фундаментальных законов природы является экспериментально установленный закон сохранения электрического заряда.

В изолированной системе алгебраическая сумма зарядов всех тел остается постоянной:

q1 + q2 + q3 + ... +qn = const.

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

Закон Кулона:

Силы взаимодействия неподвижных зарядов прямо пропорциональны произведению модулей зарядов и обратно пропорциональны квадрату расстояния между ними:

6) Распределение зарядов в пространстве (плотность зарядов).

Плотность заряда — это количество заряда, приходящееся на единицу длины, площади или объёма, таким образом определяются линейная, поверхностная и объемная плотности заряда, которые измеряются в системе СИ: в Кулонах на метр [Кл/м], в Кулонах на квадратный метр [Кл/м²] и в Кулонах на кубический метр [Кл/м³], соответственно. В отличие от плотности вещества, плотность заряда может иметь как положительные, так и отрицательные значения, это связано с тем, что существуют положительные и отрицательные заряды.

На практике часто встречаются случаи, когда заряженное тело настолько велико, что использование модели точечного заряда не представляется возможным, в этом случае для определения параметров поля необходимо знать распределение зарядов внутри тела, т.е. по его объёму. В этом случае поступают по аналогии с определением плотности тела, весь объём тела V разбивается на большое количество элементарных объёмов ΔV, заряд которых будет Δq. В этом случае заряженность тела можно охарактеризовать объёмной плотностью заряда – Объемная плотность.

Для целого класса веществ, например, для проводников, характерно присутствие электрических зарядов только в достаточно тонком поверхностном слое. В этом случае характерной величиной при анализе полей будет поверхностная плотность зарядов, которая по аналогии с уравнением определится как – Поверхностная плотность заряда. Где dq — заряд, заключенный в слое площади dS, dS – физически бесконечно малый участок поверхности.

Проводники, длина которых существенно больше их прочих размеров удобно характеризовать линейной плотностью заряда – Линейная плотность заряда. Где dl — длина физически бесконечно малого отрезка цилиндра, dq — заряд, сосредоточенный на этом отрезке.