1.Электрическое поле. Закон сохранения электрического заряда. Закон Кулона.

Электрическое поле— особая форма поля, существующая вокруг тел или частиц, обладающих электрическим зарядом, а также в свободном виде в электромагнитных волнах. Электрическое поле непосредственно невидимо, но может наблюдаться по его действию и с помощью приборов. Основным действием электрического поля является ускорение тел или частиц, обладающих электрическим зарядом.

Закон сохранения электрического зарядагласит, что алгебраическая сумма зарядов электрически замкнутой системы сохраняется:

Закон Кулона:

Сила взаимодействия двух точечных неподвижных заряженных тел в вакууме прямо пропорциональна произведению модулей зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.

Важно отметить, что для того, чтобы закон был верен, необходимы: точечность зарядов — то есть расстояние между заряженными телами много больше их размеров.

их неподвижность. Иначе уже надо учитывать возникающее магнитное поле движущегося заряда.

В векторном виде закон записывается следующим образом:

где — F(1,2) сила, с которой заряд 1 действует на заряд 2; q1,q2 — величина зарядов;r(1,2) — радиус-вектор (вектор, направленный от заряда 1 к заряду 2, и равный, по модулю, расстоянию между зарядами — r12); k — коэффициент пропорциональности.

2.Напряженность электрического поля. Принцип суперпозиции.

Напряжённость электрического поля— векторная характеристика электрического поля в данной точке, равная отношению силыF, действующей на пробный заряд, помещенный в данную точку поля, к величине этого заряда q:

Вектор выражается как градиент потенциала, взятый с обратным знаком: . К примеру, для точечного заряда, исходя из закона Кулона. Так как эквипотенциальные поверхности являются в этом случае сферами, то производная по нормали есть производная по радиусу. Таким образом мы можем прийти к так называемому кулоновскому полю:

Принцип суперпозицииутверждает, что электростатический потенциал, создаваемый в данной точке системой зарядов, есть сумма потенциалов отдельных зарядов.

Принцип суперпозицииможет принимать и иные формулировки, которые, подчеркнём, полностью эквивалентны приведённой выше:

- Взаимодействие между двумя частицами не изменяется при внесении третьей частицы, также взаимодействующей с первыми двумя;

- Энергия взаимодействия всех частиц в многочастичной системе есть просто сумма энергий парных взаимодействий между всеми возможными парами частиц. В системе нет многочастичных взаимодействий.

- Уравнения, описывающие поведение многочастичной системы, являются линейными по количеству частиц.

3.Работа электростатических сил. Теорема о циркуляции вектора напряженности.

Работа электростатических силравна разности потенциалов Δφ12 = φ1 – φ2 между начальной (1) и конечной (2) точками неоднородного участка. Работа сторонних сил равна по определению электродвижущей силе e12, действующей на данном участке. Поэтому полная работа равна:

U12 = φ1 – φ2 + e12.

Если работа совершается по замкнутому контуру, то из последней формулы мы получаем:

Интеграл - называется циркуляцией вектора напряженности. Т.о. теорема о циркуляции: циркуляция вектора напряженности электростатического поля равна нулю. Из теоремы о циркуляции следует, что силовые линии не могут быть замкнутыми: они начинаются и кончаются на зарядах или уходят в бесконечность. Физический смысл теоремы о циркуляции заключается в том, что электрическое поле - потенциально.