Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
kolobok.docx
Скачиваний:
5
Добавлен:
21.12.2018
Размер:
159.83 Кб
Скачать

Содержание

Вопрос 1. Электрический заряд. Закон сохранения электрического заряда.

Электростатика — раздел учения об электричестве, изучающий взаимодействие неподвижных электрических зарядов.

Электрический заряд – это характеристика элементарных частиц, участвующих в электромагнитом взаимодействии. Заряд не может существовать вне тела или частицы. Существуют два вида электрических зарядов: положительные (далее: , или просто «+»), подобные возникающим на стекле, потертом о кожу; отрицательные (далее: , или просто «-»), подобные возникающим на эбоните, потертом о мех.

Свойства электрического заряда:

- инвариантен, величина заряда не зависит от того, покоится или движется заряженное тело, не зависит от системы отсчета;

- дискретен, то есть квантуется; квантом электричества является величина заряда электрона.

Всякий процесс заряжения сводится к разделению зарядов, при котором на одном из тел (или части тела) появляется избыток положительного заряда, а на другом – избыток отрицательного заряда. Общее количество зарядов обоих знаком, содержащихся в телах, не изменяется: эти заряды только перераспределяются между телами.

Из обобщения опытных данных был установлен фундаментальный закон природы – закон сохранения заряда (М. Фарадей):

Алгебраическая сумма электрических зарядов любой замкнутой системы остается неизменной, какие бы процессы не происходили внутри этой системы.

Вопрос 2. Закон Кулона. Единица заряда.

Электрический заряд в природе несут на себе две элементарные частицы: электроны и протоны . Величина заряда равна элементарному.

Закон взаимодействия неподвижных точечных электрических зарядов установлен Ш. Кулоном при помощи крутильных весов. Точечным называется заряд, сосредоточенный на теле, линейные размеры которого пренебрежимо малы по сравнению с расстоянием до других заряженных тел, с которыми они взаимодействуют. Любой неточечный заряд можно представить в виде суммы точечных зарядов.

Закон Кулона: сила взаимодействия между двумя неподвижными точечными зарядами, находящимися в вакууме, прямо пропорциональна произведению абсолютных значений этих зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Эта сила направлена вдоль прямой, соединяющей эти заряды.

Kкоэффициент пропорциональности, зависит от выбора системы единиц. В СИ

Тогда закон Кулона в окончательном виде:

Величина называется электрической постоянной и равна:

Тогда .

Сила направлена по прямой и соответствует притяжению (F>0) в случае разноименных зарядов; и наоборот.

Сила взаимодействия точечных зарядов зависит от среды, в которых они находятся. В любой среде сила взаимодействия меньше, чем в вакууме, в раз.

Тогда закон Кулона для взаимодействия не в вакууме будет иметь вид:

Вопрос 3. Поле неподвижных зарядов в вакууме.

Электрические заряды взаимодействуют друг с другом посредством электрического поля. Электрическое поле – это пространство, имеющее определенные свойства.

Частицы создают вокруг себя поля и взаимодействуют вокруг этих полей. Неподвижные электрические заряды создают потенциальное электрическое поле, которое называют электростатическим.

Движущиеся электрические заряды создают три вида полей: потенциальное, вихревое электрическое, вихревое магнитное.

Чтобы определить наличие электрического поля, нужно в это пространство внести пробный заряд. Чаще всего величина этого заряда равна единичному заряду и положительна по знаку. Будем вносить в одну и ту же точку поля разные пробные заряды. Каждый из этих зарядов будет испытывать действие силы, разных по величине. Отношение каждой силы к соответствующему заряду – величина постоянная в этой точке поля. Данная характеристика называется напряженностью поля.

Напряженность поля в данной точке – это силовая характеристика поля, определяемая силой, действующей на единичный положительный неподвижный заряд, помещенный в данную точку поля.

Векторная величина, направление вектора напряженности совпадает с направлением силы, действующей на положительный заряд.

Как следует из формул выше, напряженность поля точечного заряда в вакууме:

A E

E B

Графически электростатическое поле изображают с помощью линий напряженности – линий, касательные к которым в каждой точке совпадают с направлением вектора напряженности. Линиям напряженности приписывается направление, совпадающее с направлением вектора напряженности. Так как в каждой точке пространства вектор напряженности имеет лишь одно направление, то линии напряженности никогда не пересекаются. Для однородного поля линии напряженности параллельны друг другу. Если поле создается точечным зарядом, то линии напряженности – радиальные прямые. Густота силовых линий определяется модулем вектора напряженности.

Если в пространстве находится несколько точечных зарядов, то каждый заряд создает своё поле. Опыты показывают, что к кулоновским силам применим принцип независимости действия сил. Результирующая сила, действующая со стороны поля на пробный заряд, равна векторной сумме сил, приложенных к нему со стороны каждого из зарядов.

Переходим к напряженности, используя замену , и получим формулу, выражающую суть суперпозиции:

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]