Электрический заряд. Закон сохранения электрического заряда. Закон Кулона.
Электрич. Заряд (q=N*e) характеризует способность тел или частиц электрически взаимодействовать (Кл). 1Кл -это такой эл.заряд, который протекает в проводнике через поперечное сечение при силе тока в 1А за 1с. 1Кл=1А*1с. Носителем элементарного электрич. отрицательного заряда является электрон е=1,6*10^-19 Кл. Свойства электрич. заряда: 1)существует в 2-х видах: положит. и отрицат.(одноименные отталкиваются, разноименные притягив-ся).2)инвариантен(не зависит от системы отсчета).3)дискретен.4)аддитивен(заряд любой системы тел равен сумме зарядов тел, входящих в систему).5)подчиняется закону сохранения заряда. Закон сохранения заряда - алгебраическая сумма эл.зарядов любой замкнутой системы остается постоянной. Замкнутой называется система если она не обменивается зарядами с внешними телами. Закон Кулона: Сила взаимодействия между 2-мя неподвижными точечными зарядами находящимися в вакууме пропорциональна произведению этих зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.
.
электрическая постоянная 8,85*10^-12 Ф/м, 
=k – коэффициент пропорциональности =9*10^9 м/Ф. Точечный заряд – это заряд сосредоточенный в теле, линейные размеры которого пренебрежительно малы по сравнению с расстоянием до др. заряженных тел с которыми они взаимодействуют. Если заряд находится в диэлектрической среде, то в формулу силы взаимодействия добавляется в знаменатель 
- диэлектрическая проницаемость среды 
(безразмерная величина показывающая во сколько раз сила взаимодействия в этой среде меньше чем в вакууме).
Напряженность электростатического поля. Напряженность поля точечного заряда. Принцип суперпозиции. Заряд, распределенный по объему, поверхности, линии.
|
|
Электростатическое поле — поле, созданное неподвижными в пространстве и неизменными во времени электрическими зарядами (при отсутствии электрических токов).
Электрическое поле представляет собой особый вид материи, связанный с электрическими зарядами и передающий действия зарядов друг на друга.
Если в пространстве имеется система заряженных тел, то в каждой точке этого пространства существует силовое электрическое поле. Оно определяется через силу, действующую на пробный заряд, помещённый в это поле. Пробный заряд должен быть малым, чтобы не повлиять на характеристику электростатического поля.
Напряжённость электри́ческого по́ля — векторная физическая величина, характеризующаяэлектрическое поле в данной точке и численно равная отношению силы действующей на неподвижный[1] пробный заряд, помещенный в данную точку поля, к величине этого заряда 
:
.
Из этого определения видно, почему напряженность электрического поля иногда называется силовой характеристикой электрического поля (действительно, всё отличие от вектора силы, действующей на заряженную частицу, только в постоянном[2] множителе).
В каждой точке пространства в данный момент времени существует свое значение вектора 
(вообще говоря - разное[3] в разных точках пространства), таким образом, - это векторное поле. Формально это выражается в записи
представляющей напряженность электрического поля как функцию пространственных координат (и времени, т.к. может меняться со временем). Это поле вместе с полем вектора магнитной индукции представляет собой электромагнитное поле[4], и законы, которым оно подчиняется, есть предмет электродинамики.
|
|
Напряжённость электрического поля в СИ измеряется в вольтах на метр [В/м] или в ньютонах на кулон [Н/Кл].
Число линий вектора E, пронизывающих некоторую поверхность S, называется потоком вектора напряженности NE.
Для вычисления потока вектора E необходимо разбить площадь S на элементарные площадки dS, в пределах которых поле будет однородным (рис.13.4).
Поток напряженности через такую элементарную площадку будет равен по определению(рис.13.5).
где 
- угол между силовой линией и нормалью 
к площадке dS; 
- проекция площадки dS на плоскость, перпендикулярную силовым линиям. Тогда поток напряженности поля через всю поверхность площадки S будет равен
| (13.4) |
Так как 
, то
| (13.5) |
где 
- проекция вектора 
на нормаль и к поверхности dS.
При́нцип суперпози́ции — один из самых общих законов во многих разделах физики. В самой простой формулировке принцип суперпозиции гласит:
- результат воздействия на частицу нескольких внешних сил есть векторная сумма воздействия этих сил.
Наиболее известен принцип суперпозиции в электростатике, в которой он утверждает, что напряженность электростатического поля, создаваемого в данной точке системой зарядов, есть сумма напряженностей полей отдельных зарядов.
Принцип суперпозиции может принимать и иные формулировки, которые 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.
Именно линейность фундаментальной теории в рассматриваемой области физики есть причина возникновения в ней принципа суперпозиции.
|
|