Текст опорного конспекта (часть вторая)

Лекция №5 электростатика

Раздел «ЭЛЕКТРОСТАТИКА» связан с изучением взаимодействия неподвижных электрических зарядов. Представление об электричестве существенно изменялось с течением времени. Так до второй половины 19 века электричество рассматривалось как особое вещество, способное передаваться на любые расстояние без посредников (флюиды). Затем все электрические явления стали объясняется свойствами эфира – его деформацией и движением. Современная концепция - электрический заряд приводит к определенным изменениям в окружающем пространстве – возникновению электрического поля.

ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ЗАРЯДА: в изолированной системе полный электрический заряд т.е. алгебраическая сумма положительного и отрицательного зарядов остается постоянной.

В качестве примеров можно привести - диссоциацию, ионизацию, аннигиляцию.

ИНВАРИАНТНОСТЬ ЗАРЯДА : имеются исчерпывающие экспериментальные доказательства того, что полный заряд замкнутой системы не изменяется в зависимости от движения носителей заряда.

КВАНТОВАНИЕ ЗАРЯДА Заряд любого тела может изменяться только дискретным образом. Еще древнегреческие философы (Демокрит) выдвинули идею о дискретном строении материи и ввели термин «атом». Первое прецизионное измерение электрического заряда электрона было осуществлено Робертом Милликеном.

ЗАКОН КУЛОНА Сила взаимодействия двух неподвижных точечных заряженных тел в вакууме направлена вдоль прямой, соединяющей заряды, прямо пропорциональна произведению величин этих зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Эта сила является силой отталкивания для одноименных зарядов и силой притяжения разноименно заряженных тел. где k- коэффициент пропорциональности. В системе единиц СИ

Электростатическое поле, напряженность электрического поля

Электрический заряд порождает электрическое поле в окружающем пространстве - особой формы существования материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между электрическими зарядами. Понятие об электрическом поле является первичным, т.е. не может быть сведено к другим, более фундаментальным понятиям.

Фарадей предложил изображать электрическое поле с помощью силовых линий.

Свойства силовых линий электростатического поля, создаваемого неподвижными зарядами:

1. Силовые линии не являются замкнутыми. Они начинаются от положительных зарядов и оканчиваются на отрицательных зарядах.

2. Силовые линии не пересекаются меж собой. Через каждую точку поля можно провести силовую линию и притом только одну.

3. Касательная к силовой линии определяет направление силы, действующей на + заряд, помещенный в данную точку поля. Густота силовых линий в окрестностях данной точки пропорциональна силовому воздействию электрического поля.

4. В отсутствии электрического тока силовые линии не проникают вглубь проводников, а начинаются и оканчиваются на их поверхности. При этом они всегда направлены по нормали к поверхности проводника.

Напряженность электрического поля

В системе, состоящей из двух точечных зарядов, один из них принимается за источник электрического поля, а другой за объект его воздействия (пробный заряд). Отношение силы, действующий на пробный заряд со стороны поля, создаваемого первым зарядом, к величине этого пробного заряда, не зависит от величины пробного заряда. Оно служит мерой поля, создаваемого первым зарядом.

Напряженность поля точечного заряда

Принцип суперпозиции: если электрическое поле создается несколькими зарядами, то результирующая напряженность поля в данной точке, есть векторная сумма напряженностей, создаваемых каждым из зарядов в отдельности.

Отсюда следует - напряженность электростатического поля, создаваемого системой зарядов различной конфигурации, можно найти, используя выражение для напряженности поля точечного заряда и принципа суперпозиции.

Определение: Напряженность электрического поля – это векторная, силовая характеристика поля, равная отношению силы, действующей на пробный заряд со стороны поля, к величине этого пробного заряда.