34) Электрический заряд. Законы сохранения и квантования заряда. Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона.

Существование положительного и отрицательного зарядов – фундаментальное свойство электрического заряда.

Существует 2 свойства заряда:

1. Закон квантования заряда

q=N*e

e=1.6*10^-19 Кл

2. Закон сохранения заряда

В изолированной системе полный электрический заряд остается постоянным.

Заряд – величина релятивистская (инвариантная), т.е. не зависящая от СО.

Одноименные заряды отталкиваются, разноименные притягиваются.

Закон Кулона. Описывает силу взаимодействия между двумя точечными неподвижными зарядами. 2 неподвижных заряда отталкиваются/ притягиваются с силой, пропорциональной произведению зарядов и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними.

35) Электрическое поле. Напряжённость электрического поля. Напряжённость поля точечного заряда. Принцип суперпозиций полей. Графическое изображение поля.

Электрическое поле — особый вид материи, существующий вокруг тел или частиц, обладающих электрическим зарядом, а также в свободном виде при изменении магнитного поля (например, в электромагнитных волнах). Электрическое поле непосредственно невидимо, но может наблюдаться благодаря его силовому воздействию на заряженные тела.

Напряженность ЭП – физическая величина, характеризующая силу, действующую на пробный заряд, помещенный в данную точку поля:

Напряженность ЭП на расстоянии r от заряда:

Принцип суперпозиции полей: Поля точечных зарядов складываются векторно.

Графически электрическое поле изображается с помощью силовых линий, касательные к которым в любой точке совпадают с направлением вектора напряженности ЭП. Силовые линии не пересекаются. Силовая линия начинается на положительном заряде, а заканчивается на отрицательном. Чем сильнее поле, тем гуще рисуют линии напряженности.

36) Поток вектора напряжённости электрического поля. Теорема Остроградского-Гаусса.

Поток вектора напряженности – скалярная физическая величина, которая характеризует число силовых линий, пересекающих некоторую поверхность в электрическом поле.

Теорема Остроградского-Гаусса. Поток вектора напряженности ЭП через замкнутую поверхность равен алгебраической сумме зарядов, расположенных внутри поверхности, деленной на .

- объёмная плотность заряда.

37) Расчёт напряжённости электрических полей, созданных равномерно заряженной плоскостью, объёмно заряженным шаром, заряженной сферой.

1) Напряженность электрического поля, создаваемого равномерно заряженной плоскостью:

2) Напряженность электрического поля, создаваемого объёмно заряженным шаром.

Вне шара:

На поверхности (r=R) .

Внутри шара

3) Напряженность электрического поля, создаваемого металлической сферой радиусом R, несущей заряд Q, на расстоянии r от центра сферы:

а) внутри сферы (r<.R) E=0;

б) на поверхности сферы (r=R)

в) вне сферы (r>R)

38) Работа сил электрического поля при перемещении заряда. Циркуляция вектора напряжённости электрического поля.

Работа по перемещению заряда определяется:

По закону Кулона: , а =dr ⇒

Работа сил не зависит от формы траектории и от начального и конечного положения заряда .

Силы, производящие такую работу, называются потенциальными (консервативными).

Работа, совершаемая силами поля над пробным зарядом при движении его по замкнутому кругу, равна: , где – проекция вектора на направление элементарного перемещения .

Но работа потенциальных сил на замкнутом пути равна нуля, значит . Поскольку , то из этого соотношения следует, что .

Интеграл и называется циркуляцией вектора напряженности. Циркуляция в любом электростатическом поле равна нулю.