I тема.
1. Закон сохранения электрического заряда
При электризации выполняется закон сохранения заряда. Его в 1843 году сформулировал и подтвердил с помощью эксперимента Майкл Фарадей, английский химик и физик – экспериментатор. Этот закон выполняется для любой замкнутой системы. Примечание: Чтобы система зарядов была замкнутой, в нее не должны проникать дополнительные заряды снаружи, а принадлежащие этой системе заряды не должны ее покидать.
Сформулируем закон словами
Два электрически нейтральных тела можно наэлектризовать с помощью трения. Во время их электризации заряды перераспределяются между телами. Незначительная часть электронов переходит с одного тела на другое. Новые частицы не возникают, а существующие ранее не исчезают.
Сумма зарядов в замкнутой системе не изменяется.
Формула закона сохранения заряда
Пусть в замкнутой системе находится несколько заряженных частиц, к примеру, n штук.
Каждую частицу обозначим буквой q и пронумеруем.
Тогда с помощью формулы закон сохранения заряда можно записать так:
q1+q2+q3+…+qn=const
Заряд – скалярная величина, складывают такие величины алгебраически, каждый заряд записывают в формулу со своим знаком.
2. Закон Кулона
Закон Кулона Сила взаимодействия 2х неподвижных точечных зарядов пропорциональна произведению величин зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.
Этот закон Кулон установил опытным путѐм, используя крутильные весы (1785 г.)
На тонкой кварцевой нити был подвешен горизонтальный стержень с маленьким заряженным шариком на конце. Второй заряженный шарик подносился к первому на некоторое расстояние в той же горизонтальной плоскости. В результате электростатических сил притяжения или отталкивания ( в зависимости от знаков обоих зарядов) упругая нить закручивалась на некоторый угол, тем больший, чем больше была сила взаимодействия между зарядами
Закон Кулона и принцип суперпозиции позволяют вычислить силу взаимодействия между заряженными телами, между заряженным телом и точечным зарядом.
Для этого надо:
Тела разбить на элементарные участки зарядом dq, которые можно считать точечными;
Найти силу взаимодействия между зарядами dq попарно по закону Кулона;
По принципу суперпозиции найти результирующую силу
3. Электрическое поле. Напряженность
Электростатическое поле
Совокупность значений физической величины в зависимости от координат образуют поле этой величины. Например, состояние тела можно описать полем температур Т(r). Так как температура – величина скалярная, то и поле температур – скалярное. Силовое взаимодействие частиц можно описать полем сил , которое является векторным, так как сила – величина векторная.
Электростатическое поле это способ описания взаимодействия электрических зарядов.
Однако это непросто формальное понятие, а реально существующий вид материи, который действует с силой на электрические заряды.
Напряженность электростатического поля.
Изучение свойств
электростатического поля можно
производить, помещая в окружающее
пространство точечные заряды (называемые
пробными) и рассматривая силы, действующие
на эти пробные заряды. Отношение силы
к величине пробного заряда q не зависит
от величины заряда и может характеризовать
данную точку поля.
Линии напряженности.
Линией напряженности называют линию, проведенную в электростатическом поле, для которой направления касательной в любой точке совпадают с направлением вектора напряженности поля.
Чтобы с помощью линий напряженности изобразить не только направление, но и величину напряженности поля, условились проводить на графиках линии напряженности с определенной густотой так, чтобы число линий напряженности, проходящих через единицу поверхности перпендикулярной к силовым линиям было численно равно величине напряженности поля в данном месте.
Поле, во всех точках которого напряженность имеет одно и тоже значение по величине и направлению, называется однородным.
Электрические силовые линии начинаются на положительных и оканчиваются на отрицательных зарядах (направление условное).
Если заряд изолирован, то силовые линии уходят в ∞ от положительного заряда и приходят из ∞ к отрицательному заряду
Однако существование изолированного заряда физически невозможно. В макроскопических объектах все вещество (и, по видимому, вся Вселенная) состоят из одинакового числа
положительных и отрицательных зарядов и поэтому электрически нейтрально. Отдельные тела могут быть заряжены, но это достигается пространственным разделением положительных и отрицательных зарядов.
