Лекція 10. Електростатичне поле у вакуумі

10.1 Електричний заряд. Дискретність заряду. Електризація тіл. Закон збереження електричного заряду. Закон Кулона

Електростатика - це розділ фізики, який вивчає взаємодію нерухомих електричних зарядів і властивості постійного електричного поля.

Електричний заряд (кількість електрики) q (ф.в.)

1. Електричний заряд - це характеристика джерела електричного поля.

2. Визначення. Електричний заряд - це фізична величина, яка визначає інтенсивність електричної взаємодії.

3. Це скалярна величина, але буває додатньою або від'ємною.

4. q = Nе де N - кількість елементарних зарядів; е – елементарний заряд.

( е=1,6∙10^-19 Кл)

5. [q]=Кл (Кулон)

6. 1 Кл - це заряд, що протікає через переріз провідника за 1 с при силі струму 1 Ампер.

Властивості електричних зарядів

1. Існує два види зарядів - додатній (позитивний) «+» та від'ємний (негативний) «-».

Наприклад: Від'ємний заряд отримують при натиранні ебоніту хутром. Додатній заряд отримують при натиранні скла шовком або папером.

2. Різнойменні заряди притягуються, однойменні заряди відштовхуються.

3. Заряди можна ділити (Рисунок 10.1). Навпіл заряд, який має металеве тіло, можна розділити, доторкнувшись до нього таким самим тілом.

Якщо ж до тіла доторкнутись металевим тілом іншого розміру, то більше тіло забере більший заряд.

4. Заряд має дискретні властивості. Дискретні властивості заряду проявляються в тому, що його не можна нескінченно ділити, бо існує елементарний (найменший) заряд електрона (е=-1,6·10^-19 Кл) й елементарний додатній заряд - заряд протона (q_р=1,6·10^-19Кл)

5. Електричний заряд інваріантна величина, тобто не залежить від системи відліку у якій він розглядається.

6. Заряд - величина адитивна, тобто заряд системи зарядів дорівнює алгебраїчній сумі зарядів, що входять до даної системи.

Електризація тіл (явище)

1. Знайомство з явищем. Якщо потерти ебонітову паличку хутром, то при натиранні вона отримує від'ємний заряд, Якщо нею торкнутися металу, то метал отримує від'ємний заряд. Кажуть, метал наелектризувався. Електризацію палички і металу в даному випадку називають електризацією взаємодії.

Ще існує електризація впливом (або електризація через поле), наприклад: до незарядженої металічної кулі підносять (але не доторкуються) ебонітову паличку. При цьому на кулі заряди розподіляться. Якщо від'ємні заряди зняти дотиком руки й відвести паличку, то на кулі утвориться додатній заряд.

2. Визначення явища. Електризація - це передача тілу електричного заряду.

3. Умови протікання явища. Для протікання явища потрібно обов'язково мати декілька тіл. Наелектризувати тіло без взаємодії з іншими тілами неможливо.

4. Математичний опис..........................

5. Електризація пояснюється переходом електронів з одного тіла на інше. Якщо нейтральне тіло приймає електрони, то воно отримує від'ємний заряд. Якщо віддає електрони - то отримує додатній заряд.

Закон збереження заряду

1. Установлює, що відбувається з зарядом у замкненій системі.

2. Визначення. У замкненій системі алгебраїчна сума зарядів постійна величина.

3. q₁+q₂+... +q_n = соnst

4. Межі застосування закону - це замкнені системи, тобто системи, у яких відсутня електрична взаємодія з сторонніми тілами.

Наприклад: електризація взаємодією відбувається в замкненій системі, а електризація впливом у незамкненій.