1. Электрическое поле в вакууме. Напряженность и потенциал. Принцип суперпозиции.

Электрическое поле в вакууме.

Электромагнитное взаимодействие обязано своим происхождением свойству элементарных частиц – электрических зарядов.

Элект. Заряды, их свойства и носители.

1. Элект. заряд может быть + и – .

2. Элект. заряд является дискретной величиной или говорят, что он квантован.

В природе есть минимальный (элементарный) заряд – е = 1.6*10^-19 Кл. q = Ne

В каких-то практических ситуациях заряд считается непрерывной величиной, если элементарных зарядов много.

3. q = inv. Элект. заряд – релятивистский.

это подтверждает нейтральность атомов, молекул, …

4. Элект. заряд подчиняется собственному закону сохранения.

Изолированная система тел: и не зависит от процессов внутри системы.

Элект. заряд связан с носителями:

1. Микроносители: элем. частицы и ионы.

 2-е стабильно заряженные частицы: электрон и протон. Эти заряды будем считать точечными.

2. Макроносители: любое заряженное тело.

В обычном состоянии тела нейтральны. N_e = N_p (количество). Тело заряжается, если нарушается баланс количества. От тела к телу переходят электроны, но могут и протоны. Q = Ne – заряд тела кратен элем. заряду.

Когда N большое, то Q считается непрерывно распределенным в теле, при этом само распределение может быть неоднородным.

Три варианта распределения:

1. Линейное.

q распределен непрерывно.

2. Поверхностное: Заряд на единицу площади.

3. Объемное.

Закон Кулона.

Элект. заряды взаимодействуют с помощью эл.магн. сил. Частным случаем эл.магн. взаимодействия является статическое взаимодействие неподвижных точечных зарядов.

Первым это взаимодействие было открыто экспериментально.

Напряженность эл. поля.

Элект. заряды взаимодействуют в вакууме в отсутствии вещества  в этом случае  иная форма материи. Её назвали полем. Каждый электрический заряд является источником поля. Чтобы определить наличие элект. поля, нужно туда поместить элект. пробный заряд.

поле:

С ила не может характеризовать поле. Надо придумать характеристику поля, которая не зависит от помещаемого заряда.

Q – создает поле. q<<Q.

- напряженность (силовая характеристика)!

P.S. При непрерывном распределении заряда (например, объемном) и вектор Е может быть найден по формуле:

Силовые линии электрического поля.

Для графического изображения полей используют силовые линии. Они проводятся так, чтобы в каждой точке этой линии напряженность должна быть направлена по касательной.

Различаются:

1. Однородное элект. поле (одинаковая густота).

2. Неоднородное элект. поле .

Силовые линии начинаются либо на положительном заряде, либо уходят в , т.е.

С плотностью силовых линий можно связать численное значение напряженности. Чем вектор E больше  тем больше густота линий.

Потенциал эл. поля.

Элект. поле является потенциальным (консервативным).

 - потенциал электр. поля в данной точке. [1 Вольт] (энергетическая характеристика)!

Потенциал определяется с точностью до const. Поэтому важна . И обычно считают .

P.S. При непрерывном распределении потенциала (например, объемном) и  может быть найден по формуле:

Связь напряженности с потенциалом.

Принцип суперпозиции.

Э

лект. поля складываются, результат их сложения зависит от направления. Множество полей мы можем заменить одним результирующим полем (при этом поля должны быть одной природы).

Потенциал поля произвольного распределения зарядов равен сумме потенциалов полей отдельно взятых точечных зарядов.

Эквипотенциальные поверхности (линии).

- силовые линии.  - поверхности равного потенциала (линии).

Пр.:

Эквипот. поверх. – концентрические сферы.

Силовые линии направлены в сторону уменьшения потенциала.

Силовые линии  эквипот. поверх.

( )