Электрический заряд — это физическая скалярная величина, определяющая способность тел быть источником электромагнитных полей и принимать участие в электромагнитном взаимодействии.
Свойства зарядов:
1) Заряды всегда возникаю попарно.
2) Обычно разноимённые частицы присутствуют в одинаковых количествах в телах и распределены с одинаковой плотностью.
3) Наличие электрического заряда проявляется в том, что заряженное тело взаимодействует с другими заряженными телами.
Заряд любого тела кратен элементарному заряду, следовательно, заряд любого тела дискретен (порционен). Порция – элементарный заряд.
Релятивистский заряд инвариантен. (Во всех инерциальных системах отсчёта неизменён.)
Закон сохранения заряда: в электрической изолированной системе суммарный заряд не изменяется. (Q = )
Электрическое поле — одна из составляющих электромагнитного поля; особый вид материи, существующий вокруг тел или частиц, обладающих электрическим зарядом, а также при изменении магнитного поля (например, в электромагнитных волнах).
Электрические заряды взаимодействуют между собой, т.е. одноименные заряды взаимно отталкиваются, а разноименные притягиваются. Силы взаимодействия электрических зарядов определяются законом Кулона и направлены по прямой линии, соединяющей точки, в которых сосредоточены заряды.
Согласно закону Кулона, сила взаимодействия двух точечных электрических зарядов прямо пропорциональна произведению количеств электричества в этих зарядах, обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними и зависит от среды, в которой находятся заряды:
- электрическая постоянная
- диэлектрическая проницаемость среды. Показывает во сколько раз сила взаимодействия в вакууме больше сил взаимодействия в окружающей среде.
Напряжённость электрического поля — векторная физическая величина, характеризующая электрическое поле в данной точке и численно равная отношению силы действующей на неподвижный пробный заряд, помещенный в данную точку поля, к величине этого заряда :
.
Потенциал поля - это энергетическая характеристика поля, характеризует потенциальную энергию, которой обладал бы положительный единичный заряд, помещенный в данную точку поля.
Единица электрического потенциала - вольт (В).
Потенциал поля равен отношению потенциальной энергии заряда к этому заряду:
Потенциал поля является энергетической характеристикой электрического поля и как скалярная величина может принимать положительные или отрицательные значения.
Потенциал численно равен работе, которую совершают силы электростатического поля, перемещая заряд из данной точки поля в бесконечность.
1Вольт – потенциал такой точки, в которой заряд в один Кулон обладает энергией 1 Дж.
Принцип суперпозиции потенциала:
Если в некоторой точке поле создаётся системой зарядов, то потенциал равен алгебраической сумме потенциалов, создаваемых в этой точке каждым зарядом в отдельности.
Физический смысл имеет разность потенциалов поля, так как через нее выражается работа сил поля по перемещению заряда.
Точечный заряд –тело, размерами которого можно пренебречь в условиях данной задачи.
С какой силой второй заряд действует на первый, с такой же силой первый заряд действует на второй.
Напряженность электрического поля, создаваемого точечным зарядом q, равна
Потенциал электрического поля точечного заряда Q в точке:
Связь между напряжённостью и потенциалом в данной точке поля:
dA = Fdxcos;
– угол между F и x
Если перемещаем заряд вдоль силовой линии поля, то угол альфа равен нулю, а cos0 = 1.
- так действуют кулоновские силы.
dA = - q d , где d - изменение потенциала электрического поля
Ex dx = -d ,
| Принцип суперпозиции: Если поле создаётся несколькими независимыми зарядами, то напряжённость такого поля равна векторной сумме напряжённости полей, создаваемых каждым зарядом в отдельности. Поле называется однородным, если в каждой точке поля напряжённость одинакова по модулю и по направлению. Вектор напряжённости начинается на положительном заряде и заканчивается на отрицательном. Графически электрическое поле принято изображать с помощью силовых линий. |
Основная задача электростатики - рассчитать напряжённость поля в каждой его точке. Решить эту задачу можно с помощью законов Кулона и принципа суперпозиции.