3. Электричество и магнетизм

Тема 1. Предмет классической электростатики.

25. Идея близкодействия. Электрический заряд и напряженность электрического поля. Линии напряженности электрического поля. Дискретность заряда. Закон сохранения заряда.

Согласно теории близкодействия, все электрические явления определяются изменениями полей зарядов, причем эти изменения распространяются в пространстве от точки к точке с конечной скоростью.

Электри́ческий заря́д(коли́чество электри́чества) — это скалярная физическая величина, определяющая способность тел быть источником электромагнитных полей и принимать участие в электромагнитном взаимодействии.

Напряженность электростатического поля - векторнаяфизическая величина, характеризующаяэлектрическое полев данной точке и численно равная отношениюсилыдействующей на неподвижный точечныйзаряд, помещённый в данную точку поля, к величине этого заряда

Линии напряженности электрического поля называется линия, касательная к которой в каждой точке совпадает с вектором напряженности. Линии напряженности электростатического поля начинаются на положительных электрических зарядах и кончаются на отрицательных электрических зарядах или уходят в бесконечность.

Дискретность заряда: электрический заряд дискретен: заряд любого тела составляет целое кратное от элементарного электрического заряда е=1,6×10^-19 Кл. 

Закон сохранения заряда: алгебраическая сумма электрических зарядов любой замкнутой системы (системы, не обменивающейся зарядами с внешними телами) остается неизменной, какие бы процессы ни происходили внутри этой системы.

26. Закон Кулона. Принцип суперпозиции электрических полей.

Закон Кулона: сила взаимодействия двух точечных зарядов в вакууме прямо пропорциональна произведению модулей зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними:

Формула выражает принцип суперпозиции (наложения) электростатических полей, согласно которому напряженность Е результирующего поля, создаваемого системой зарядов, равна геометрической сумме напряженностей полей, создаваемых в данной точке каждым из зарядов в отдельности.

27. Поток вектора напряженности электрического поля. Электрическая теорема Гаусса.

Чтобы с помощью силовых линий можно было характеризовать не только направление, но и величи¬ну напряженности электростатического поля, их условились проводить с определенной густотой. Число линий напряженности, пронизывающих единицу площади перпендикулярной им поверхности, должно быть равно модулю вектора Е. Число силовых линий, пронизывающих элементарную площадку dS, называется потоком вектора напряженностиdФЕ через площадку dS.

Формула выражает теорему Гаусса для электростатического поля в вакууме: поток вектора напряженности электростатического поля в вакууме сквозь произвольную замкнутую поверхность равен алгебраической сумме заключенных внутри этой поверхности зарядов, деленной на e0.

28. Электрический диполь. Дипольный момент.

Электрическим диполемназывают систему, состоящую из двух равных, но противоположных по знаку точечных электрических зарядов, расположенных на некотором расстоянии друг от друга (плечо диполя).

Основной характеристикой диполя является его электрический момент (дипольный момент) — вектор, равный произведению заряда на расстояние между ними, направленный от отрицательного заряда к положительному:P=QL

29. Работа электростатического поля. Циркуляция вектора напряженности электростатического поля.

Работа электростатического поля: Если в электростатическом поле точечного заряда Q из точки 1 в точку 2 вдоль произвольной траектории перемещается другой точечный заряд Qo, то сила, приложенная к заряду, совершает работу. Работа силы F на элементарном перемещении dl равна:

Циркуляцией вектора напряженности называется работа, которую совершают электрические силы при перемещении единичного положительного заряда по замкнутому пути L

Так как работа сил электростатического поля по замкнутому контуру равна нулю (работа сил потенциального поля), следовательно циркуляция напряженности электростатического поля по замкнутому контуру равна нулю.

30. Потенциал электростатического поля и его связь с напряженностью поля. Единица измерения потенциала. Эквипотенциальная поверхность.

Потенциал - скалярная энергетическая характеристика электростатического поля, характеризующая потенциальную энергию, которой обладает единичный положительный пробный заряд, помещённый в данную точку поля. Единицей измерения является вольт.

Связь потенциала с напряженностью поля: связь между потенциалом и напряжённостью записывается так:

,

гдеозначает символический вектор, называемый оператором Гамильтона.

Эквипотенциальными поверхностями называются поверхности, во всех точках которых потенциал имеет одно и то же значение.