ФИЗИКА
2-семестр
1-ая лекция
Электрический заряд
Опыт Кулона
Закон Кулона
Электрическое поле
Напряженность поля
Принцип суперпозиции полей
Распределение заряда
Поток вектора напряженности
Теорема Гаусса
Электрический заряд 
(1/4)
Еще в древние греки (в 600 г. до н.э.) заметили некоторые интересные свойства янтаря.
Слово «электрический» происходит от древнегреческого слово «илектрон» (от др.-греч. ἤλεκτρον) означающий янтарь.
Электрический заряд (2/4)
1) мех
пластиковые трубочки
2)
шелк
стеклянные трубочки
Электрический заряд
(3/4) БЕНДЖАМИН ФРАНКЛИН (Franklin, Benjamin) (1706–1790), американский государственный деятель и ученый. Франклин объяснил принцип действия лейденской банки и роль диэлектриков, явление растекания капель масла по поверхности воды и эффект увеличения скорости звука в воде. Изобрел «электрическое колесо» и лампу для уличных фонарей, громоотвод и т.д.
Предложил назвать эти заряды условно положительными (+) и отрицательными (–).
Два положительных или два отрицательных заряда отталкиваются, а отрицательный и положительный заряды притягиваются
Электрический заряд
(4/4) |
закон |
Одним из фундаментальных законов природы является |
|
сохранения электрического заряда |
|
!В любой электрически изолированной системе алгебраическая
сумма зарядов остается не изменой
q1 q2 q3 ... qn const
Величина электрического заряд является релятивистски инвариантным: она не зависит от системы отсчета, а значит не зависит от того, движется он или покоится.
электрический заряд тела – дискретная величина:
q ne (n 1,2,...)
Опыт Кулона
Закон взаимодействия двух точечных неподвижных зарядов был установлен на опыте
Кулоном в 1785 г.
Точечным зарядом называют заряженное тело, размерами которого в условиях данной задачи можно пренебречь
Сила отталкивания двух маленьких одноименных заряженных шариков обратно пропорциональна квадрату расстояния между центрами обоих шариков
Сила взаимодействия пропорциональна заряду каждого из шариков
изолирующая стрелка
Крутильные весы
Закон Кулона (1/3)
Физик, механик и инженер Шарль Огюстен Кулон (Coulomb C.O., 1736–1806) родился во Франции. Интересовался механическими свойствами материалов и некоторыми задачами статики применительно к строительному делу. В 1779г. Кулон совместно с Ван- Свинденом получил премию Парижской Академии за решение вопроса о наилучшем устройстве компаса.
Сила взаимодействия двух точечных неподвижных зарядов направлена вдоль прямой линии, соединяющей заряды, прямо пропорциональна произведению модулей зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними
F k q1q2 r2
Закон Кулона (2/3)
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
r |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
r |
q1q2 |
r |
||||||||
F |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
F21 |
|
F12 k |
r |
2 |
e12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
e12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
k – коэффициент пропорциональности |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
q1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
q2 |
q1 и q2– величины взаимодействующих |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
зарядов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
r – расстояние между зарядами |
||||
|
|
|
|
|
|
F12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
F21 |
e12– единичный вектор, имеющий |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
направление от заряда к заряду |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
q |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
q2 |
F12 – сила действующая на заряд q1, |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
равна и противоположна силе F21 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Закон Кулона (3/3)
В международной системе СИ за единицу заряда принят кулон (1 Кл).
Коэффициент пропорциональности k в системе СИ равен:
kН 8м.987551787Кл 109 2 / 2
с другой стороны |
1 |
1 |
|
||
k |
10 7 c2 |
||||
4 0 |
|
|
|||
|
|
4 0 |
|||
где 0 8.854 10 12 Кл2 / Н м2 - электрическая постоянная
элементарный заряд равен eКл1.602176462(63) 10 19