1) Электрические заряды, их взаимодействие. Закон Кулона. Электрическое поле. Напряжённость поля. Силовые линии электрического поля. Принцип суперпозиции электрических полей.
Электрический заряд – это физическая величина, характеризующая свойство частиц или тел вступать в электромагнитные силовые взаимодействия.
Электрический заряд обычно обозначается буквами q или Q.
В изолированной системе алгебраическая сумма зарядов всех тел остается постоянной:
Существует 2 закона взаимодействия электрических зарядов. Первый закон, описывающий взаимодействие электрических зарядов говорит: одноименные заряды отталкиваются друг от друга. Второй закон взаимодействия электрических зарядов гласит: разноименные притягиваются друг к другу.
Также, взаимодействие зарядов описывается законом Кулона, который гласит, что сила взаимодействия двух покоящихся точечных зарядов в вакууме равна
где
– модули зарядов, r
- расстояние между ними, k
– коэффициент пропорциональности (
).
Электрическое поле — один из двух компонентов электромагнитного поля, представляющий собой векторное поле, существующее вокруг тел или частиц, обладающих электрическим зарядом, а также возникающий при изменении магнитного поля.
Напряженностью электрического поля называют физическую величину, равную отношению силы, с которой поле действует на положительный пробный заряд, помещенный в данную точку пространства, к величине этого заряда:
Силовые
линии –
это линии, касательная к которым в любой
точке поля совпадает с направлением
вектора напряженности .
(рис. 2.1) Силовые линии указывают
направление силы, действующей на
положительный заряд в данной точке
поля.
Рис.
2.1
Принцип
суперпозиции гласит: в каждой точке P
пространства напряженность электрического
поля, созданного в этой точке всеми
источниками электрических полей, равна
векторной сумме напряженностей
электрических полей
созданных в этой точке всеми источниками
электрических полей:
2.Поток вектора напряженности электростатического поля.
Теорема Остроградского-Гаусса и ее применение для расчета поля равномерно заряженной бесконечной плоскости.
Полное
число силовых линий, проходящих через
замкнутую поверхность S, называется потоком
вектора напряженности ФЕ через
замк. пов-ость S.(
)(рис.
2)
Рис. 2
Поток
вектора напряженности через замкнутую
поверхность S
равен сумме зарядов, замкнутых внутри
данной поверхности, деленное на 
Т. Остроградского-Гаусса
Поток вектора напряженности электростатического поля через замкнутую поверхность S численно равен алгебраической сумме свободных электрических зарядов, заключенных внутри этой поверхности, поделенной на . Это положение называется т. Остроградского-Гаусса. С помощью этой теоремы можно определить напряженность полей, создаваемых заряженными телами различной формы.
В равномерно заряженной бесконечной плоскости электростатическое поле будет однородным, а напряженность его в любой точке поля одинакова.
3.Работа по перемещению заряда в электрическом поле. Потенциальный характер электростатического поля. Потенциал. Связь между напряженностью электростатического поля и потенциалом.
Работа сил электростатического поля при перемещении заряда по любой замкнутой траектории равна нулю.
Работа электростатического поля по перемещению заряда по любой траектории определяется разностью координат этих точек.
наиболее общий способ расчета работы в электростатическом поле.
Физическую величину, равную отношению потенциальной энергии электрического заряда в электростатическом поле к величине этого заряда, называют потенциалом φ электрического поля:
|
Потенциал φ является энергетической характеристикой электростатического поля.
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.
Потенциал численно равен работе поля по перемещению единичного положительного заряда из данной точки электрического поля в бесконечность.
В
СИ потенциал измеряется в вольтах:
Cвязь между и φ записывается так:
или так:
