1. Дослід Кулона. Закон Кулона

Закон Кулона – основний закон електростатики, який допомагає розрахувати силу взаємодії між двома точковими нерухомими зарядами у вакуумі. Відкритий у 1785р.

F = (k*q1*q2)/r^2 , де r – відстань між зарядами, k – коеф. пропорційності, q1, q2 – точкові

заряди

М еталеві шари заряджають і взаємодіють. Заряд вимірюється у відносних одиницях. Нитку закрутили (викор. крутильні ваги). Сила пружності нитки врівноважує ел. силу.

По куту закручування нитки визначають силу взаємодії.

1. Fq₁

2.    Fq₂

3.    F

2. Експериментальна перевірка досліду Кулона. Теоретичне Обґрунтування досліду Кавендіша

Експеримент з перевірки залежності r ^(-2) в законі Кулона. Візьмемо кульку з провідника і переконаємося, що вона не заряджена. Внесемо цю кульку в середину зарядженої сфери із провідника. З’єднаємо кульку з внутрішньою поверхнею сфери(достатньо торкнутися кулькою поверхні). Виймемо кульку із сфери і перевіримо її на наявність заряду. Якщо ж кулька заряджена, то тоді в законі Кулона в знаменнику r стоїть в степені 2 ± (έ). Усі досліди зводяться до оцінки έ, що обумовлено точністю експерименту. Кулон одержав έ ≤ 0,1, а Кавендиш έ≤0,02

Кавендиш брав дві металеві сфери різного діаметру, при цьому більша сфера була роз’ємною і складалась з двох півсфер. Сфери розміщували одна всередині другої і з’єднували металевим провідником. Потім провідник видалявся, а внутрішня сфера перевірялась на заряд. Отримали έ≤6*10 ^(-17)

3.Вектор напруженості електростатичного поля. Принцип суперпозиції полів

Вектор напруженості електричного поля - векторна фізична величина, що характеризує електричне поле в даній точці і чисельно дорівнює відношенню сили , що діє на пробний заряд, поміщений у дану точку поля, до величини цього заряду q: E=F/q

Вираз для напруженості електричного поля відрізняється у різних системах одиниць :

система CGSE;

система SI.

Оскільки за означенням напруженість поля є силою, то для електричних полів також справедливим є принцип суперпозиції

,тобто сумарний вектор напруженості електростатичного поля є геометричною сумою всіх складових. Закон Кулона та принцип суперпозиції для електричних полів повністю рівносильні рівнянням Максвелла для електростатики divD = 4πρ і rotE = 0. Тобто закон Кулона та принцип суперпозиції для електричних полів виконуються тоді і тільки тоді, коли виконуються рівняння Максвелла для електростатики.

4. Теорема Остроградського-Гаусса

- інтегральна форма

Т еорема встановлює зв’язок між потоком напруженості поля через замкнену поверхню і зарядами, що знаходяться в середині неї, і створюють це поле.

• диференціальна форма. - густина всіх зарядів

Зміст: електростатичне поле створюється зарядами.

В иведення:

Ω

Візьмемо заряд і оточимо його замкненою поверхнею

Те, що поток спочатку входить, а потім виходить компенсується, тому вираз для Ф вірний і для не опуклих поверхонь.

Нехай у нас багато зарядів. → ,

5. Диференціальна форма запису теореми Остроградського-Гаусса

Нехайзаряд розподіленийу просторі V, зоб'ємноюгустиною ρ .Тоді за теоремою

Гаусса:

Для нескінченно малого об’єму , звідки

Т еперспрямував V→0, стягуючийогодоточки,що нас цікавить. Очевидно, щоприцьому ‹ ρ › будепрагнутидоρвданійточці, тобто

В еличину, яка ємежеювідношення до V, приназивають

Звідси: