1. Атомистичность зарядов. Закон сохранения зарядов.
Электрический заряд любого тела, состоит из целого числа элементарных зарядов. Наименьшая устойчивая частица, обладающая отрицательным элементарным зарядом - электрон (масса электрона 9.1*10^-28 г). Наименьшая устойчивая частица, обладающая положительным элементарным зарядом- протон (масса протона 1.67*10^-24). Заряд электрона- 1.6*10^-19. В нейтрально заряженном теле находятся заряды противоположных знаков, равные по абсолютной величине.
Закон сохранения зарядов: алгебраическая сумма электрических зарядов в изолированной системе сохраняется постоянной; заряд не появляется и не исчезает, а перераспределяется.
2. Закон кулона. Напряжённость электростатического поля.
Формула Кулона:
, где
ε=8.85*10^-12
ф/м
Точечный заряд- заряд или система зарядов которыми можно пренебречь из-за расстояния между ними.
Сила электростатического взаимодействия между двумя точечными зарядами, находящимися в вакууме пропорционально произведению величин зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния меду ними.
Е – напряжённость
- силовая характеристика электрического
поля. Напряжённость поля в некоторой
точке- физическая величина, численно
равная силе действующей на единицу
положительного заряда помещённого в
эту точку и имеющую направление этой
силы.
Силовые линии- кривые, касательные которых в каждой точке совпадают с направлением вектора напряжённости.
Число силовых линий пронизывающих некоторую поверхность, расположенную в электростатическом поле, называют потоком напряжённости через эту поверхность.
Принцип суперпозиции
полей:
3. Теорема Остроградского-Гаусса и её применение для вычисления напряжённости полей.
D=ε0E
– электрическое
смещение для
вакуума.
-поток электрического
смещения. Dn
– проекция
D
на направление нормали n.
Теорема
Остроградского-Гаусса:
поток электрического смещения через
замкнутую поверхность равен алгебраической
сумме всех зарядов, расположенных внутри
поверхности.
При помощи т. О-г можно рассчитывать напряжённость полей.
4. Работа сил поля при перемещении заряда.
Если заряды одноимённые, то при A>0 заряды удаляются (A<0 - сближаются)
Если заряды разноимённые, то при A<0 заряды удаляются (A>0 - сближаются)
Циркуляция
напряжённости электростатического
поля по замкнутому контуру равна 0
(потенциальный характер электростатического
поля)
5. Напряжённость поля равномерно заряженной бесконечной нити.
-
линейная
плотность зарядов
6. Напряжённость поля равномерно заряженной бесконечной плоскости.
-поверхностная
плотность заряда
7. Напряжённость поля равномерно заряженных двух плоскостей.
-поверхностная плотность заряда
8. Напряжённость поля равномерно заряженного шара.
-объёмная
плотность заряда.
R
-радиус
шара, r-
расстояние до точки замера.
-
при
r<R
на поверхности
шара: r=R
При r>R
из теоремы Остроградского-Гаусс следует,
что
при
r>R/
9. Связь между напряжённостью и потенциалом поля.
Работа зависит от начального и конечного положения заряда в поле, тоесть равна уменьшению потенциала. dA=-dW
-
потенциал поля. A=q*φ,
то есть потенциал
равен работе по переносу заряда от одной
точки в бесконечность.
,
значит
10. Электрический диполь. Напряжённость и потенциал на продолжении диполя.
Диполь- совокупность двух, равных по величине зарядов, расположенных на некотором расстоянии l друг от друга. Pe=q*l –момент поля – векторная величина направленная в сторону положительного заряда.
,
так как E=E++E-
, то
- напряжённость
на продолжении оси диполя.
-
потенциал на
продолжении оси диполя.
11. Напряжённость и потенциал на перпендикуляре, проведённого к середине диполя.
Диполь- совокупность двух, равных по величине зарядов, расположенных на некотором расстоянии l друг от друга. Pe=q*l –момент поля – векторная величина направленная в сторону положительного заряда.
;
E=E++E-
;
значит E=E+cosα+E-cosα
, то есть
Получим , что
-
напряжённость
на перпендикуляре, проведённого к
середине диполя.
-
потенциал на
перпендикуляре, проведённого к середине
диполя.