Тема 1.

34. Основные законы электростатики.

Электростатика — раздел учения об электричестве, изучающий взаимодействие неподвижных электрических зарядов.

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

• 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.

• Одноименные заряды отталкиваются, разноименные – притягиваются.

Понятие заряда сходно с понятием массы – свойства тел. Заряды бывают трёх типов: +; 0; - . Фотон, ядро, нетрин – с 0 зарядом. Заряд, как и масса, аддитивен. Заряды складываются алгебраически.. Заряд может изменяться только определенно. Электрон имеет наименьший заряд.

Квантование – отщепление порциями электронов. Минимальная порция – заряд электрона (квант электричества). Для заряженных тел существует особый тип взаимодействия.

В электростатике два основных закона:

• Закон Кулона: сила взаимодействия двух неподвижных точечных зарядов в вакууме равна , где – коэффециент пропорциональности, = 8,85*10^-12 Ф/м – электрическая постоянная. Сила направлена по линии соединяющей заряды.

• Закон сохранения заряда: алгебраическая сумма зарядов в закрытой системе остается постоянной. Q1+q2+q3+…+qn=const. Носителями заряда являются элементарные частицы. Величина заряда всех заряженных элементарных частиц одинакова и равна e=1,6*10^-19 Кл

35. Электростатическое поле, напряженность поля, принцип суперпозиции.

Взаимодействие между зарядами осуществляется через электрическое поле. Электрическое поле покоящихся зарядов называется электростатическим.

Электростатическое поле — поле, созданное неподвижными в пространстве и неизменными во времени электрическими зарядами (при отсутствии электрических токов). Электрическое поле представляет собой особый вид материи, связанный с электрическими зарядами и передающий действия зарядов друг на друга. Электростатическое поле отдельного заряда можно обнаружить, если внести в это поле другой заряд, на который в соответствии с законом Кулона будет действовать определенная сила.

Напряженность поля есть векторная величина, численно равная силе, действующей на единичный положительный точечный заряд, помещенный в данную точку поля . [E]=Н/Кл=(м*кг)/(см3*A1)=В/м. Направление вектора напряженности совпадает с направлением действия силы. Определим напряженность поля, создаваемого точечным зарядом q на некотором расстоянии r от него в вакууме ; .

Если в одну и туже точку помещать разные пробные заряды q1 , q2 и т.д., то на них будут действовать различные силы, пропорциональные этим зарядам. Отношение для всех зарядов, вносимых в поле, будет одинаковым и будет зависеть лишь от q и r, определяющих электрическое поле в данной точке. Напряженность данной точки электрического поля это сила действующая на единичный положительный заряд, помещенный в эту точку.

За единицу напряженности принимается напряженность в такой точке поля, в которой на единицу заряда действует единица силы.

Принцип суперпозиции полей.

Результат воздействия на частицу нескольких внешних сил есть векторная сумма воздействия этих сил.

П ринцип суперпозиции полей, или принцип наложения, является условностью, согласно которой некоторый сложный процесс взаимодействия между определённым числом объектов можно представить в виде суммы взаимодействий между отдельными объектами. Принцип суперпозиции применим лишь к тем системам,  которые описываются линейными уравнениями. Графически принцип суперпозиции полей можно представить в виде геометрической суммы векторов силы, которые действуют на пробный заряд, помещённый в поле точечных электрических зарядов.

Е сли поле создано простейшей совокупностью зарядов, которая состоит из положительного и отрицательного зарядов, находящихся на некотором расстоянии друг от друга, то результирующее поле в точке наблюдения находится с помощью правила параллелограмма.

Нельзя применять принцип суперпозиции к взаимодействию атомов и молекул между собой. Например, если взять два атома, у которых электроны находятся во взаимодействии, и поднести к ним третий такой же атом. Часть электронов от первых двух атомов притянется и вступит во взаимодействие с третьим атомом. Т.е. первоначальное распределение энергии в системе изменится. Изначальная сила взаимодействия между электронами и ядрами первых двух атомов уменьшится. Т.е. третий атом влияет не только на электроны, но и на ядра атомов. Также принцип суперпозиции нельзя применять для нелинейный систем.