Электродинамика – наука о свойствах и закономерностях электромагнитного поля, осуществляющего взаимодействие между электрически заряженными телами.

Vidy

Электростатика – раздел электродинамики, изучающий взаимодействие неподвижных зарядов.

Основные понятия

Элементарный заряд – наименьший заряд, им обладает электрон (отрицательный, равный 1,6·10-19 Кл) и протон (положительный, равный заряду электрона).

Строение атома водорода Строение атома гелия
 H  He

 

Электризация – это явление разделения зарядов.

Виды электризации

Elektr

 

Объяснение электризации

При электризации часть электронов переходит с одного тела на другое, тело, с которого электроны ушли, приобретает положительный заряд, а на которое пришли – отрицательный. Главное свойство электризации  сохранение заряда.

До взаимодействия После взаимодействия
 El1  El2

 

Закон сохранения заряда

Алгебраическая сумма зарядов в электрически изолированной системе остается постоянной

const

Электрически изолированная система – через границу которой не проникают заряды.

heatmove

 

Существует два вида взаимодействия зарядов – притяжение и отталкивание. Одноименные заряды отталкиваются, разноименные притягиваются. Сила взаимодействия определяется законом Кулона.

 Ott  Prit

Закон Кулона

Силы взаимодействия точечных неподвижных зарядов прямо пропорциональны произведению модулей зарядов и обратно пропорциональны квадрату расстояния между ними:

Fkl

Коэффициент пропорциональности

k

Электрическая постоянная

e0

Опыт Кулона с крутильными весами

 i 1

Шарль Огюстен Кулон 
(1736 - 1806)

 i

                                    

Электрическое поле – это особый вид материи, осуществляющий взаимодействие между заряженными телами.

Свойства электрического поля:

  • материально;
  • действует на заряды с некоторой силой;
  • потенциально (Работа сил электростатического поля при перемещении заряда по любой замкнутой траектории равна нулю);
  • распространяется с конечной скоростью.

Электрическое поле можно изобразить с помощью силовых линий. Силовые линии – это линии, вдоль которых направлена сила, действующая на пробный электрический заряд со стороны электрического поля в данной точке.

 Поле положительного заряда
im2
 Поле отрицательного заряда

im3

 Поле двух разноименных зарядов

im4

 Поле двух одноименных зарядов

s 3

 

Напряженность – силовая характеристика электрического поля, равная отношению силы, действующей на заряд, к этому заряду:

E1

Пробный заряд – маленький положительный заряд, вносимый в поле для определения его характеристик.

Напряженность вычисляется по формуле

E2

единицы измерения Н/Кл, В/м.

Направление напряженности – от положительного заряда к отрицательному.

Принцип суперпозиции полей

Напряженность электрического поля системы N зарядов равна векторной сумме напряженностей полей, создаваемых каждым из них в отдельности

E3

 Super

 Проводники в электростатическом поле

Проводники – вещества, в которых есть свободные заряды; они проводят ток.

Prov

Если поместить тело из проводника во внешнее электрическое поле, то на внешних поверхностях проводника появятся индуцированные заряды противоположного знака. В результате сложения внешнего электрического поля с индуцированным, суммарное поле внутри проводника будет равно нулю.

Prov1

Это явление называется электростатической индукцией.

Диэлектрики в электростатическом поле

Диэлектрики – вещества, в которых все заряды связаны; ток не проводят.

Diel

В отсутствие электрического поля молекулы диэлектрика электрически нейтральны и ориентируются хаотично из-за теплового движения. При помещении во внешнее электрическое поле молекулы поляризуются, выстраиваются вдоль линий поля и тем самым создают индуцированное поле, направленное против внешнего. Внешнее поле ослабляется, но не пропадает совсем.

Diel1

Диэлектрическая проницаемость вещества – физическая величина, равная отношению модуля вектора напряженности внешнего электрического поля в вакууме к модулю вектора напряженности полного поля в диэлектрике.

Diel2

Напряженность электрического поля различных тел

Точечный заряд   Point  Edot1
Заряженная сфера   Sphere

При r < R

 E = 0

при  r >= R

Edot1

Равномерно заряженный по объему шар  Shar

При r < R

Eshar

при  r >= R

Edot1

Заряженная плоскость  Eplosk  Esigma

 

Поверхностная плотность заряда

Sigma, Кл/м2

 arrowrleft                                          arrowright