elektrostatika

Электростатика. Теория.

Электрический заряд – физическая величина, которая характеризует интенсивность
электрических взаимодействии.
q – электрический заряд или количество электричества. Единица измерения – 1 Кл (Кулон)
В природе существует два рода заряда: положительный и отрицательный. Одноименные
заряды отталкиваются, разноименные – притягиваются.
Минимальный электрический заряд, который существует в природе называют, элементарным:
е = 1,6· 10-19 Кл. Элементарным положительным зарядом обладает протон, а элементарным
отрицательным зарядом обладает электрон.
 Закон сохранения заряда: В замкнутой системе алгебраическая сумма зарядов остается
неизменной.

Закон Кулона: Сила взаимодействия двух неподвижных точечных зарядов в вакууме
пропорциональна произведению модулей зарядов и обратно пропорциональна квадрату
расстоянию между ними: где, k-коэффициент пропорциональности; В
системе СИ

q1  q 2
F k
.
2
r
1
н  м2
 9  10 9
k=
. ε0 – электрическая постоянная и равна ε0= 8,85·102
40
Кл
12
Ф/м
Закон Кулона для зарядов находящихся в в диэлектрике (среде)

q1  q 2
имеет вид: где ε – диэлектрическая проницаемость среды. Это величина,
F
k
.
показывающая во сколько раз сила взаимодействия между зарядами в
 r2
данной среде меньше, чем в вакууме.

Вокруг каждого электрического заряда существует электрическое поле.
Электрическое поле – особый вид материи, через которое осуществляется электрические
взаимодействия,
и обладающий определенными свойствами. Главным свойством
электрического поля является – его действие с некоторой силой на помещенный в него заряд.

Основной силовой характеристикой является напряженность. Напряженность –
это физическая величина, равная отношению силы, с которой электрическое поле действует на
помещенный в него заряд.

В

F
Единица
измерения
напряженности:
1 ;
E
м
q
Напряженность электрического поля точечного заряда равна:
q
если q > 0
если q < 0.
+

Еk
q
.
 r2
А


ЕА

ЕВ
B

Принцип суперпозиции: Если в данной точке пространства различные
  
заряженные тела создают электрические поля с напряженностями Е1 , Е 2 , Е3 и т.д. то вектор
напряженности результирующего электрического поля равен геометрической сумме
 


векторов напряженностей всех электрических полей: Е  Е1  Е2  ...  Еп
1
Графически электрические поля изображаются с помощью силовых линии электрического
поля. Силовые линии – это линии, касательная к которой в каждой точке совпадает с вектором
напряженности.
Электрическое поле положительного точечного заряда.
+
Работа сил электрического поля по перемещению заряда из одной точки в другую не зависит от
формы траектории.
d - расстояние
А = q E d.
Работа электростатических сил по любой замкнутой территории равна 0. Такие поля называются
потенциальными. (Гравитационное поле тоже потенциальное.)
Потенциалом электростатического поля в данной точке называется скалярная величина, равная
отношению потенциальной энергии заряда, помещенного в эту точку , к этому заряду.
W = E q d - потенциальная энергия заряда. φ =
W Eqd

 Ed . Единица
q
q
измерения потенциала 1 В (Вольт).
Работа сил поля по перемещению заряда q0 из точки 1 в точку 2 равна: А = (W1 – W2) = q0 (φ1-φ2).
U = φ1-φ2 – разность потенциалов или напряжение (разность значении потенциала в начальной и
конечной точках.)
А
U= .
q
Потенциал электрического поля точечного заряда равна:
q
k
 r
.
Физическая величина, равная отношению заряда одной из пластинок к разности потенциалов
между обкладками конденсатора, называется электроёмкостью.
q
С= .
U
С – электроёмкость. Единица измерения – 1 Ф.(Фарада)
Конденсатор – система из двух проводников, разделенных
диэлектриком.
Электроёмкость плоского конденсатора равна : S – Площадь одной из обкладок.
С
 0  S
d
.
d –расстояние между обкладками.
Энергия электрического поля :
W=
СU 2
.
2
2