Принцип суперпозиции полей

Электростатика

Электростатика – раздел электродинамики, изучающий покоящиеся электрически заряженные тела.

Существует два вида электрических зарядов: положительные (стекло о шелк) и отрицательные (эбонит о шерсть)

 разноименные заряды                                           одноименные заряды      

            

 

элементарный заряд – минимальный заряд (е = 1,6∙10^-19 Кл)

Заряд любого тела кратен целому числу элементарных зарядов:  q = N∙е

Электризация тел – перераспределение заряда между телами.

Способы электризации: трение, касание, влияние.

Закон сохранения электрического заряда – в замкнутой системе алгебраическая сумма зарядов всех частиц остается неизменной.

q_{1 +} q ₂ + q ₃ + …..+ q_n = const

Пробный заряд – точечный положительный заряд.

Закон Кулона (установлен опытным путем в 1785 году)

Сила взаимодействия двух неподвижныхточечных зарядов в вакууме прямо пропорциональна произведению модулей зарядов и обратно пропорционально квадрату расстояния между ними.

                                   F = k∙              = -    по 3-му закону Ньютона

                                   q₁ и q₂ - заряды;   R - расстояние между зарядами;  

                                   k - коэффициент пропорциональности, равный силе взаимодействия

                                        единичных зарядов на расстоянии, равном единице длины.

В СИ: k = = 9·10⁹ Н·м²/Кл²; ε₀-электрическая постоянная; ε₀= 8,85·10^-12 Кл²/Н·м²

Закон Кулона в диэлектрической среде:                 F = k∙

ε - диэлектрическая проницаемость среды, характеризующая свойства среды. В вакууме

ε =1, в воздухе ε ≈1

Электрическое поле – вид материи, осуществляющий взаимодействие между электрическими зарядами, возникает вокруг зарядов, действует только на заряды.                                  

Характеристики электрического поля

силовая (напряженность )                                     энергетическая (потенциал φ)

Напряжённость - векторная физическая величина, равная отношению силы F, с которой электрическое поле действует на пробный точечный заряд q, к значению этого заряда. ,  [E]= Н/Кл = В/м   Направление вектора напряженности совпадает с направлением вектора силы, действующей на положительный заряд, и противоположно направлению силы, действующий на отрицательный заряд.

Потенциал электростатического поля - отношение потенциальной энергии заряда в поле к этому заряду φ= ,   [φ] = Дж/Кл = 1 В                            φ - скалярная величина, определяющая потенциальную энергию заряда в любой точке эл. поля. Wn= qЕd; φ = Еd       Wn; φ – зависят от выбора нулевого уровня

Принцип суперпозиции полей

Если в данной точке пространства различные заряды создают электрические поля напряженности, которых , , … и т.д., то результирующая напряженность поля в этой точке равна векторной сумме напряжённостей отдельных полей.                               = + + +…+

Если в данной точке пространства различные заряды создают электрические поля потенциалы, которых φ1, φ2, φ3 и т.д., то результирующий потенциал в этой точке равен алгебраической сумме потенциалов всех полей. φ = φ1 + φ2 + φ3 + …   (знак потенциала определяется знаком заряда: q > 0, φ > 0; q < 0, φ < 0)

Силовые линии напряженности электрического поля – непрерывные линии, касательные к которым в каждой точке, через которые они проходят, совпадают с вектором напряженности.                                                                  Е

Свойства силовых линий: 

- не замкнуты;                                              Е                                        Е

- не пересекаются;

- непрерывны;

- направление совпадает с направлением вектора напряжённости;

- начало на + q или в бесконечности, конец на – q или в бесконечности;

- гуще вблизи зарядов (где больше напряжённость).

- перпендикулярны поверхности проводника

                                               Поле точечного заряда

Модуль напряжённости.		Потенциал.
Е = k∙		φ = ± k∙