Закон сохранения заряда. Закон Кулона. Диэлектрическая проницаемость среды. Системы единиц СИ

ЧАСТЬ 2.

ВОПРОСЫ К ЭКЗАМЕНУ (вечернее отделение)

(ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ)

Закон сохранения заряда. Закон Кулона. Диэлектрическая проницаемость среды. Системы единиц СИ.

Зако́н сохране́ния электри́ческого заря́да гласит, что алгебраическая сумма зарядов электрически замкнутой системы сохраняется.

Сила взаимодействия двух точечных зарядов в вакууме направлена вдоль прямой, соединяющей эти заряды, пропорциональна их величинам и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Она является силой притяжения, если знаки зарядов разные, и силой отталкивания, если эти знаки одинаковы.

Важно отметить, что для того, чтобы закон был верен, необходимы:

1. Точечность зарядов, то есть расстояние между заряженными телами должно быть много больше их размеров. Впрочем, можно доказать, что сила взаимодействия двух объёмно распределённых зарядов со сферически симметричными непересекающимися пространственными распределениями равна силе взаимодействия двух эквивалентных точечных зарядов, размещённых в центрах сферической симметрии;
2. Их неподвижность. Иначе вступают в силу дополнительные эффекты: магнитное поле движущегося заряда и соответствующая ему дополнительная сила Лоренца, действующая на другой движущийся заряд;
3. Расположение зарядов в вакууме.

Однако с некоторыми корректировками закон справедлив также для взаимодействий зарядов в среде и для движущихся зарядов.^[2]

В векторном виде в формулировке Ш. Кулона закон записывается следующим образом:

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

Диэлектри́ческая проница́емость среды абсолютная — коэффициент, входящий в математическую запись закона Кулона и уравнение связи векторов электрической индукции и напряженности электрического поля ^[1]. Абсолютную диэлектрическую проницаемость ε_a (от англ. absolute — абсолютный) представляют^[2] в виде произведения ε_a = ε_r ε₀ относительной диэлектрической проницаемости среды ε_r (от англ. relative — относительный; ε_r для краткости часто называют просто диэлектрической проницаемостью и обозначают ε) и электрической постоянной ε₀.

Диэлектри́ческая проница́емость среды относительная — физическая величина, характеризующая свойства изолирующ