L. 3. Напряженность электрического поля

I. Электростатика

Лекция 1.

Электрический заряд. Закон сохранения заряда

Имеются два вида электрических зарядов, условно называемых положительными и отрицательными.

Наименьшую величину заряда е = 1,60219×10 ^–19 Кл имеет элементарный заряд.

Носителем положительного элементарного заряда является, например, протон - элементарная частица, входящая в состав ядра атома и имеющая заряд +е. Носителем отрицательного элементарного заряда - электрон. Его заряд -е.

 

Величина любого заряда кратна элементарному q = Ne, где N — целые числа.

 

При электризации, например, трением, оба тела заряжаются разноименно: одно — положительно, а другое — отрицательно, т.е, одно тело теряет электроны, а другое приобретает их.

 

Если рассмотреть изолированную систему, через поверхность которой заряды не проходят, то можно утверждать: "АЛГЕБРАИЧЕСКАЯ СУММА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЗАРЯДОВ В ИЗОЛИРОВАННОЙ СИСТЕМЕ ЕСТЬ ВЕЛИЧИНА ПОСТОЯННАЯ", т.е.

 - закон сохранения

                                                               электрического заряда.

Закон Кулона

Он справедлив для точечных зарядов.

Точечным зарядом называется заряженное тело, размерами которого можно пренебречь по сравнению с расстояниями от него до других заряженных тел. Кулон в 1785 г. экспериментально установил, что: "СИЛА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ДВУХ НЕПОДВИЖНЫХ ТОЧЕЧНЫХ ЗАРЯДОВ ПРОПОРЦИОНАЛЬНА ВЕЛИЧИНАМ ЭТИХ ЗАРЯДОВ И ОБРАТНО ПРОПОРЦИОНАЛЬНА КВАДРАТУ РАССТОЯНИЯ МЕЖДУ НИМИ", т.е.    

                                     ,                                  (1)

где в СИ коэффициент Ф / м — электрическая постоянная.

k = 9×10⁹ м/Ф, или (Н·м²)/Кл².

ε – диэлектрическая проницаемость среды (для вакуума ε=1)

 

 

Закон Кулона можно выразить в векторной форме:    

                                                               ,                                       (2)

 

₁ — сила, действующая на заряд q₁ со стороны заряда q₂; ₂ — сила, действующая на заряд q₂ со стороны заряда q₁.

Принцип суперпозиции

 

l. 3. Напряженность электрического поля

Взаимодействие между покоящимися зарядами осуществляется через электрическое поле, т.к. всякий электрический заряд изменяет свойства окружающего его пространства, создавая в нем электрическое поле.

 

Это поле проявляет себя в том, что оно действует с силой на заряд, внесенный в него. Основной количественной характеристикой электрического поля является напряженность электрического поля

 - векторная величина; она определяется отношением силы, действующей СО СТОРОНЫ ПОЛЯ на пробный заряд q', к величине этого заряда, т.е.               

.                                      (4)

 

Пробным зарядом q' называют малый по величине точечный положительный заряд  малый потому, чтобы не изменять ни величины, ни распределения тех сторонних зарядов, которые порождают исследуемое поле).