Опыт Милликена
http://physics.nad.ru/Physics/Cyrillic/el.htm
Заряд q любого тела составляет целое кратное от элементарного
электрического заряда :
q ne
e 1,6 10 19 Кл
где n – целое число.
Замечание. Существуют элементарные частицы - кварки, заряд которых дробный, например:
|
1 |
e |
или |
|
2 |
e |
|
|
|||||
2 |
3 |
|||||
|
|
|
|
|
|
То, что их заряд дробный не противоречит 3-му пункту,
так как кварки самостоятельно не наблюдаются.
11
1.2. Взаимодействие электрических зарядов в вакууме.
Закон Кулона
сила взаимодействия точечных зарядов в вакууме пропорциональна величине зарядов и обратно
пропорциональна квадрату
q1q2
расстояния между ними.
F k r2
здесь k– коэффициент пропорциональности, зависящий от системы единиц.
12
В системе СИ единица заряда
1 Кл = 1А 1с
k |
|
1 |
|
9 10 |
9 Н м2 |
|
||||||
|
4 0 |
|
||||||||||
где ε0 |
|
|
|
|
|
|
Кл2 |
|
||||
– электрическая |
|
|||||||||||
постоянная; |
|
Кл |
2 |
|
Ф |
|||||||
8,85 |
10 |
12 |
|
|
8,85 10 12 |
|||||||
|
|
|
|
|||||||||
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Н м2 |
|
м |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
ЗАМЕЧАНИЕ |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
с |
|
1 |
|
|
2,99792458 108 м / c |
|||||||
|
|
|
|
|
||||||||
|
0 0 |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
В электростатике взаимодействие зарядов подчиняется третьему
закону Ньютона: силы
взаимодействия между зарядами равны по величине и направлены
противоположно друг другу вдоль прямо заряды
14
В векторной форме закон Кулона
выглядит так: |
|
|
r |
|
||||
r |
|
|
|
|
r |
|||
|
q1q |
2 |
|
r12 |
||||
F |
21 |
k |
|
F |
||||
|
|
|
||||||
|
|
r122 |
|
|
r12 |
12 |
||
|
|
|
|
|
|
|||
где F12 – сила, действующая на заряд q1
F21 – сила, действующая на заряд q2
r - единичный вектор, направленный от положительного заряда к отрицательному.
15
1.3. Электростатическое поле. Напряженность электростатического поля
Вектор напряженности электростатического поля равен силе,
действующей в данной точке на помещенный в |
|||||
|
r |
r |
|
|
r |
|
F |
|
q |
r |
|
нее пробный единичный положительный |
|||||
заряд. |
E |
|
|
|
|
q |
4 r2 |
r |
|||
|
|
|
0 |
|
|
Единица измерения напряженности
электростатического поля
E КлН или мВ
1 Н/Кл – напряженность такого поля,
которое на точечный заряд 1 Кл действует |
|
с силой в 1 Н. |
16 |
|
|
Пробным зарядом называется электрически заряженное тело, удовлетворяющее следующим требованиям:
1) величина заряда должна быть настолько мала, чтобы практически не приводить к перераспределению электрического заряда на телах, поле которых исследуется с помощью пробного заряда;
2) размеры пробного заряда должны быть настолько малы, чтобы все его части были погружены в точки, где исследуемое поле одинаково (т.е. в области, занимаемой телом пробного заряда, исследуемое поле однородно).
Силовые линии
электрического поля
Линия векторного поля (силовая линия) - это математическая линия, касательная к которой в любой ее точке направлена вдоль линии вектора напряженности электрического поля
За положительное направление линий условились считать направления вектора поля, при этом линии поля напряженности идут от положительных зарядов к отрицательным.
1.4. Сложение электростатических полей.
Если поле создается несколькими точечными
зарядами, то на пробный заряд q действует со
стороны заряда qk такая сила, как если бы
других зарядов не было. |
|
r |
r |
|
Результирующая сила определится |
F Fk |
|||
выражением: |
|
|||
|
|
k |
||
Напряженность результирующего поля |
||||
системы точечных зарядов равна векторной |
||||
сумме напряженностей полей, созданных в |
|
|||
данной точке каждым из них в отдельности. |
||||
r r |
r |
r |
|
|
Е Е1 |
Е2 ... |
Еk . |
|
|
|
|
k |
|
|
Принцип суперпозиции |
19 |
Если поле создается не точечными зарядами, то используют обычный в таких случаях прием. Тело разбивают на бесконечно малые элементы и определяют напряженностьr r поля создаваемого каждым элементом, затем интегрируютЕ dE, по всему телу:
где r– напряженность поля, обусловленная заряженным
элементом. Интеграл может быть линейным, по
dE
площади или по объему в зависимости от формы тела.
Для решения подобных задач пользуются |
|
|
соответствующими значениями плотности |
|
|
заряда: |
|
|
линейная плотность заряда, измеряется в Кл/м; |
|
|
|
dq / dl |
|
поверхностная плотность заряда измеряется в |
|
|
Кл/м2; |
dq / dS |
|
|
dq / dV |
20 |
объемная плотность заряда, измеряется в Кл/м3. |
|
|