2015-10-16
687
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ ТОЧЕЧНЫХ ЗАРЯДОВ
- Знакомство с моделированием электрического поля от точечных источников.
- Экспериментальное определение величины электрической постоянной.
· Экспериментальная проверка теоремы Остроградского-Гаусса.
КРАТКАЯ ТЕОРИЯ
Электромагнетизм – это раздел физики, изучающий все электромагнитные взаимодействия называется.
Взаимодействие неподвижных электрических зарядов и свойства постоянного электрического поля (электростатического) изучает электростатика.
Свойство тел вступать в электромагнитные взаимодействия характеризует электрический заряд. Электрическим зарядом называется величина, определяющая интенсивность электромагнитного взаимодействия заряженных частиц Заряд q, наряду с массой m, является важнейшей характеристикой частицы. Наличие у тела электрического заряда проявляется в том, что он взаимодействует с другим электрическим зарядом.
Электрические заряды обладают следующими свойствами:
1. Существуют заряды двух разных «сортов». Заряды одного «сорта» названы положительными (стекло потертое кожей), а другого «сорта» - отрицательными (янтарь потертый шерстью). Одноименные заряды отталкиваются, а разноименные - притягиваются.
2. Электрический заряд – величина инвариантная, т.е. величина заряда не изменяется при движении носителя заряда.
3. Электрический заряд аддитивен (заряд системы равен сумме зарядов частей, составляющих систему).
4. Квантование электрического заряда: величина заряда кратна элементарному заряду q0 = ׀ qе ׀
q = N q0 ,
где N – число элементарных зарядов q0 (N = 1, 2, 3, 4 …).
5. Закон сохранения заряда: Суммарный заряд электрически изолированной системы сохраняется
(1)
Система называется электрически изолированной, если через ограничивающую ее поверхность не могут проникать заряженные частицы.
Закон Кулона
Закон Кулона установлен экспериментально и позволяет вычислить силу взаимодействия между двумя неподвижными точечными зарядами.
Точечным зарядом называется заряд, размерами которого можно пренебречь по сравнению с расстоянием до других тел. Закон Кулона гласит: сила взаимодействия между двумя неподвижными точечными зарядами прямо пропорциональна произведению модулей зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними
(2)
 |
где
- радиус-вектор точки наблюдения, 
- единичный радиус-вектор, направленный в точку наблюдения, e0 - электрическая постоянная,
e - диэлектрическая проницаемость среды (в вакууме e = 1).
Особенности сил взаимодействия точечных зарядов:
1) силы взаимодействия могут быть как силами притяжения, так и силами отталкивания (противоположно заряженные заряды притягиваются, одноименно заряженные – отталкиваются);
2) силы взаимодействия – центральные силы. Это значит, что они направлены вдоль прямой, соединяющей взаимодействующие заряды; направление сил 
12 и 21 – противоположны;
3) силы взаимодействия – консервативные силы. Это значит, что работа этих сил по замкнутому контуру равна нулю (
);
4) значение сил взаимодействия зависит от свойств среды: 
,
F 0– сила взаимодействия в вакууме.
Если имеется несколько точечных зарядов q1,_q2, … qn, то для определения силы взаимодействия необходимо воспользоваться принципом суперпозиции: результирующая сила, действующая на заряд q' равна векторной сумме сил, действующих со стороны каждого заряда в отдельности:
(3).
