- •1Электрические заряды. Закон сохранения электрических зарядов. Закон кулона. Относительная диэлектрическая проницаемость среды.
- •1. Электрическое поле точечного заряда.
- •3)Принцип супер позиции электрических полей. Расчёт поля диполя.
- •4)Графическое изображение электрического поля. Вектор электростатической индукции d . Поток линий d(e).
- •5)Теорема Островского-Гаусса . Расчёт поля бесконечно равномерно заряженной плоскости.
- •6) Расчёт электрического поля сферы заряженной по поверхности.
- •7)Расчёт электрического поля шара , заряженной по объёму.
- •– Напряженность поля внутри шара, равномерно заряженного по объему. 8)Расчёт электрического поля бесконечно длинной равномерно заряженной нити.
- •9)Работа сил электрического поля по перемещению заряда. Циркуляция вектора эдс.(е). Потенциальность электрического поля.
- •10)Потенциал и разность потенциалов электрического поля. Потенциал поля точечного заряда.
1Электрические заряды. Закон сохранения электрических зарядов. Закон кулона. Относительная диэлектрическая проницаемость среды.
Электрический заряд – это физическая величина, характеризующая свойство частиц или тел вступать в электромагнитные силовые взаимодействия. Электрический заряд обычно обозначается буквами q или Q.
Существует два рода электрических зарядов, условно названных положительными и отрицательными.
Заряды могут передаваться (например, при непосредственном контакте) от одного тела к другому. В отличие от массы тела электрический заряд не является неотъемлемой характеристикой данного тела. Одно и то же тело в разных условиях может иметь разный заряд.
Одноименные заряды отталкиваются, разноименные – притягиваются. В этом также проявляется принципиальное отличие электромагнитных сил от гравитационных. Гравитационные силы всегда являются силами притяжения.
Единица измерения заряда в СИ — кулон — электрический заряд, проходящий через поперечное сечение проводника при силе тока 1 А за время 1 с. Заряд в один кулон очень велик. Если бы два носителя заряда (q1 = q2 = 1 Кл) расположили в вакууме на расстоянии 1 м, то они взаимодействовали бы с силой 9•109 H.
Закон сохранения заряда: алгебраическая сумма электрических зарядов любой замкнутой системы (системы, не обменивающейся зарядами с внешними телами) остается неизменной, какие бы процессы ни происходили внутри этой системы.
Закон Кулона: сила взаимодействия F между двумя неподвижными точечными зарядами, находящимися в вакууме, пропорциональна зарядам Q1 и Q2 и обратно пропорциональна квадрату расстояния r между ними:
где k — коэффициент пропорциональности, зависящий от выбора системы единиц.
Сила F направлена по прямой, соединяющей взаимодействующие заряды, т. е. является центральной, и соответствует притяжению (F<0) в случае разноименных зарядов и отталкиванию (F>0) в случае одноименных зарядов. Эта сила называется кулоновской силой. В векторной форме закон Кулона имеет вид
(78.1)
где F12 — сила, действующая на заряд Q1 со стороны заряда Q2, r12 — радиус-вектор, соединяющий заряд Q2 с зарядом Q1, r = |r12| (рис. 117). На заряд Q2 со стороны заряда Q1 действует сила F21 = –F12.
В СИ коэффициент пропорциональности равен
Тогда закон Кулона запишется в окончательном виде:
(78.2)
Относительная диэлектрическая проницаемость среды ε — безразмерная физическая величина, характеризующая свойства изолирующей (диэлектрической) среды. Величина ε показывает, во сколько раз сила взаимодействия двух электрических зарядов в среде меньше, чем в вакууме.
Величина 0 называется электрической постоянной; она относится к числу фундаментальных физических постоянных и равна
где фарад (Ф) — единица электрической емкости.
Тогда
2)Электрическое поле. Напряженность электрического поля. поле точечного заряда.
Электрическое поле — одна из составляющих электромагнитного поля; особый вид материи, существующий вокруг тел или частиц, обладающих электрическим зарядом, а также при изменении магнитного поля (например, в электромагнитных волнах). Электрическое поле непосредственно невидимо, но может быть обнаружено благодаря его силовому воздействию на заряженные тела.
Напряженность электростатического поля в данной точке есть физическая величина, определяемая силой, действующей на пробный единичный положительный заряд, помещенный в эту точку поля:
(79.1)
(79.1) (78.1), напряженность поля точечного заряда в вакууме
(79.2)
Направление вектора Е совпадает с направлением силы, действующей на положительный заряд. Если поле создается положительным зарядом, то вектор Е направлен вдоль радиуса вектора от заряда во внешнее пространство (отталкивание пробного положительного заряда); если поле создается отрицательным зарядом, то вектор Е направлен к заряду
1 Н/Кл — напряженность такого поля, которое на точечный заряд 1 Кл действует с силой в 1 Н; 1 Н/Кл= 1 В/м, где В (вольт) — единица потенциала электростатического поля.
Напряженность поля точечного заряда обозначим: q - заряд, создающий поле, q0 - заряд, помещенный в поле (внешний заряд). Закон Кулона: . Напряженность поля: Тогда напряженность поля точечного заряда: