Электрическим зарядом

ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ
Это раздел физики, изучающий все электромагнитные взаимодействия.
Электростатика
Электростатика изучает взаимодействие неподвижных электрических зарядов и
свойства постоянного электрического поля.
Электрический заряд. Закон Кулона
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.
Электрическим зарядом называется величина, определяющая интенсивность
электромагнитного взаимодействия заряженных частиц.
Электрические заряды могут быть положительными и отрицательными, причем,
одноименные заряды отталкиваются, разноименные - притягиваются. Обычно
носителем элементарного отрицательного заряда является электрон, а
положительного - протон. По модулю значение элементарного заряда равно:
Кл.
Любые заряды в целое число раз больше элементарного:
Для электрических зарядов установлен ряд законов: закон квантования заряда,
закон сохранения и закон инвариантности заряда.
Формула (2.1) выражает закон квантования заряда: электрический заряд
квантуется (т. е. может изменяться только порциями или квантами).
Закон сохранения заряда, сформулированный после проведения множества
опытов, гласит: в электрически замкнутой системе полный заряд сохраняется.
Экспериментально также установлен закон инвариантности электрического
заряда: величина заряда не зависит от скорости, с которой он движется (т. е.
инвариантна относительно инерциальных систем отсчета).
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
Это будет сила отталкивания, если заряды одноименные, и сила притяжения если разноименные (рис. 2.1).
Рис. 2.1
- электрическая постоянная.
Такая размерность ε0 получена из закона Кулона: заряд измеряется в кулонах
(Кл), сила - в ньютонах (Н), расстояние - в метрах (м). Другая размерность ε0 фарад/метр.
ε - диэлектрическая проницаемость среды, в которой находятся заряды.
Это безразмерная величина, которая показывает, во сколько раз сила
взаимодействия между зарядами в диэлектрике меньше, чем в вакууме. Для
вакуума ε = 1, для среды ε > 1. Значение определяется по справочнику.
Например, для воды ε = 81, для керосина - ε =2.1, для спирта - ε =27.
Напряженность электрического поля. Принцип суперпозиции
Напряженность электрического поля является силовой характеристикой. Всякий
заряд в окружающем его пространстве создает электрическое поле. Чтобы это
поле обнаружить, надо поместить в точку наблюдения точечный пробный заряд.
Напряженностью электрического поля называется векторная величина,
равная отношению силы, действующей со стороны поля на помещенный в
данную точку пробный заряд, к величине этого заряда
Направление вектора напряженности совпадает с направлением силы, если
пробный заряд брать положительным (рис. 2.2).
Рис. 2.2
Модуль напряженности поля точечного заряда можно определить, используя
формулу (2.2), которой записан закон Кулона при
определение напряженности (формула (2.3)):
, и
Принцип суперпозиции
Принцип суперпозиции утверждает, что, если электрическое поле создается
системой зарядов, то напряженность поля системы зарядов вычисляется как
векторная сумма напряженностей полей, которые создавал бы каждый заряд в
отдельности. Поля складываются, не возмущая друг друга (рис. 2.3)
Рис.2.3