26. Электростатическое поле. Напряженность электростатического поля. Принцип суперпозиции электростатических полей. Линии вектора напряженности. Поток вектора напряженности. Теорема Гаусса.

Ответ. Электростатическое поле ‒ электрическое поле, создаваемое неподвижными электрическими зарядами и не изменяющееся во времени. Напряженность – это силовая векторная характеристика электростатического поля 𝐸⃗ = 𝐹⃗/𝑞. В общем случае 𝐸⃗ является функцией координат. Если в каждой точке пространства 𝐸⃗ = const, то поле называется однородным. Напряженность электрического поля в данной точке пространства – это сила, действующая на единичный положительный неподвижный заряд, помещенный в данную точку. Единица напряженности в СИ – Ньютон на Кулон (Н/Кл): 1 Н/Кл=1 В/м, где В (вольт) – единица потенциала электростатического поля. Графически электростатическое поле изображают с помощью силовых линий (линий напряженности) – линий, касательные к которым в каждой точке совпадают с направлением вектора E, т.е. содержат 𝐸⃗. Свойства силовых линий: 1. указывают направление силы, действующей в данной точке поля на положительный пробный заряд; 2. начинаются на положительных и заканчиваются на отрицательных зарядах; 3. представляют собой радиальные прямые, если поле создается точечным зарядом, которые выходят из заряда, если он положителен, и входят в него, если он отрицателен; 4. нигде не пересекаются, так как в каждой точке пространства вектор напряженности однозначно направлен; 5. параллельны вектору напряженности в случае однородного поля, когда вектор напряженности в любой точке постоянен по модулю и направлению. Принцип суперпозиции электрических полей: напряженность электрического поля системы точечных зарядов равна векторной сумме напряженностей полей каждого из этих зарядов в отдельности: . Потоком вектора Е называют число силовых линий, пронизывающих элементарную площадку dS, нормаль n которой составляет угол a с вектором Е (En= E const). , где , т.е. dS - вектор, модуль которого равен dS, а направление совпадает с нормалью n к площадке, а Еn - проекция вектора Е на нормаль nк площадке dS. Теорема Гаусса определяет поток вектора напряжённости электростатического поля через произвольную замкнутую поверхность. В СИ [ФE] = 1 В´м. Поток считается положительным, если линии напряженности выходят из поверхности, и, отрицательным, если линии напряженности входят в поверхность. Нечетное число пересечений при вычислении потока сводится к одному пересечению. Поток вектора напряжённости электростатического поля в вакууме сквозь произвольную замкнутую поверхность равен алгебраической сумме заключенных внутри этой поверхности зарядов, деленной на электрическую постоянную e0. Если замкнутая поверхность не охватывает заряда, то поток сквозь нее равен 0. В общем случае электрические заряды могут быть «размазаны» - распределены с объемной плотностью зарядов r, различной в разных местах пространства, тогда теорема Гаусса принимает вид: и . В то время как само поле Е зависит от конфигурации всех зарядов, то поток вектора Е сквозь произвольную замкнутую поверхность S определяется только алгебраической суммой зарядов внутри поверхности S. Если передвинуть заряды без пересечения поверхности S, то поток вектора Е через эту поверхность останется прежним.