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

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

 

Электризация – это явление разделения зарядов.

Виды электризации

 

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

 

Закон сохранения заряда

Алгебраическая сумма зарядов в электрически изолированной системе остается постоянной

Электрически изолированная система – через границу которой не проникают заряды.

 

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

Закон Кулона

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

Коэффициент пропорциональности

Электрическая постоянная

Опыт Кулона с крутильными весами

Шарль Огюстен Кулон  (1736 - 1806)

                                    

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

Поле отрицательного заряда

Поле двух разноименных зарядов

Поле двух одноименных зарядов

 

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

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

Напряженность вычисляется по формуле

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

 

 Проводники в электростатическом поле

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

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.

Это явление называется электростатической индукцией.

Диэлектрики в электростатическом поле

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

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.

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

Напряженность электрического поля различных тел

Точечный заряд
Заряженная сфера		При r < R  E = 0 при  r >= R
Равномерно заряженный по объему шар		При r < R при  r >= R
Заряженная плоскость

 

Поверхностная плотность заряда

, Кл/м²