Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Lek_1_ELEKTROSTATIKA

.pdf
Скачиваний:
15
Добавлен:
29.05.2015
Размер:
1.25 Mб
Скачать

Заметим, что кулоновская сила зависит от расстояния

по тому же закону (1/r2), что и сила тяготения. Сравним

эти силы:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F

 

kq2

 

9 109 (1,6 10 19 )2

1042

 

 

 

 

k

 

 

 

(7)

 

 

F

Gm2

6,67 10 11

(9,1 10 31 )2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

g

 

 

 

 

 

 

 

 

Следовательно, кулоновская сила больше силы тяготения в несколько биллионов раз.

Так как все вещества состоят из электронов, протонов и нейтронов, то именно электростатическое взаимодействие между ними объясняет большинство физических свойств веществ.

При этом отрицательные и положительные заряды практически полностью компенсируют друг друга как в макроскопических телах, так и на уровне атомов и молекул (кроме ионов и радикалов). То есть все тела в целом электрически нейтральны.

4. Электрическое поле. Напряженность электрического поля

Согласно современным представлениям

взаимодействие между зарядами осуществляется посредством электрического поля. Это взаимодействие передается не мгновенно, а с конечной скоростью, равной скорости света.

Любой заряд

изменяет свойства окружающего

пространства за

счет созданного им электрического

поля. Это поле проявляет себя через силы, действующие на другие заряды.

Электрическое поле есть разновидность материи,

отличная от вещества, через которую передаются

действия одних электрических зарядов на другие.

Электрический заряд не кончается на границах того

тела, на которое он помещён, а продолжается дальше в форме поля.

Поместим в поле заряда q0 пробный заряд q. Заряд q

в поле заряда q0 испытывает действие кулоновской силы

F k

q q

(8)

0

 

 

 

r

2

 

 

 

 

Заряд q не характеризует поле. Поле характеризует

заряд q0. Поделим поэтому обе части формулы (8) на заряд q:

 

F

k

q0

 

(9)

 

q

r2

 

 

 

В правой части формулы (9) стоят величины, характеризующие точку поля, находящуюся на расстоянии r от заряда q0.

Следовательно, отношение силы, действующей на помещённую в данную точку поля заряд q, к величине этого заряда не зависит от этого заряда и может рассматриваться как характеристика поля.

Эту характеристику называют напряжённостью электрического поля. Напряжённость величина векторная. Обозначают её буквой E :

E

F

(10)

q

 

 

 

 

 

Вектор напряжённости совпадает по направлению с

направлением силы, действующей со стороны поля на помещенный в него заряд q

F qE

(11)

 

 

Очевидно, что формула (9) может рассматриваться

как формула напряженности поля точечного заряда:

E

1

 

q

4

 

0

 

 

 

 

r

 

 

 

2

 

 

0

 

(12)

Рис. 3

Единицей напряженности электрического поля

является напряженность в такой точке пространства, в которой на пробный точечный заряд величиной 1 Кл действует сила, равная 1 Н.

E 1

Н

=1

В

Кл

м

 

 

(13)

5. Изображение электрического поля с

помощью линий напряжённости

Линия, проведенная в поле, в каждой точке которой вектор напряжённости поля совпадает по направлению с касательной к этой линии, называется линией напряженности электрического поля.

Линия напряжённости имеет направление.

а

b

 

d

Рис. 4

c

Введем понятия

однородного и неоднородного поля:

Однородным

называется поле, в каждой точке

которого

вектор

 

 

 

 

напряженности

 

 

 

 

 

одинаков

и

по

 

 

 

 

величине

и

по

 

 

 

 

Рис. 5

 

 

 

направлению.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Однородные поля – поля, показанные на

рис. 4 (d)

 

и

на рис. 5.

Поля, показанные на рис.

4 (а, в,

с),

неоднородные.

6. Принцип суперпозиции электрических

полей

Если поле образовано не

A

E1

одним зарядом, а несколь- +q1 кими, то силы, действующие на пробный заряд, складываются по правилу сложения векторов.

E

2

 

Рис. 6

E

q2

Поэтому и напряженность поля системы зарядов в

данной точке поля равна геометрической сумме напряжённостей полей каждого заряда в отдельности.

n

 

E E1 E2 E3 ... En Ei

(14)

i 1

 

На рис. 5 показан вектор напряженности

E

, поля в

точке А, созданного двумя зарядами

q1

и

q2 .

 

В векторной форме:

 

 

 

 

 

 

E E1 E2

 

 

 

 

 

(15)

По величине:

E

E

2

E

2

2E E cos(E ^ E )

(16)

 

 

 

1

2

1

2

1

2

 

Условимся при изображении поля с помощью линий напряженности проводить эти линии так, чтобы их густота соответствовала напряженности поля в том месте, где эти линии проведены.

В тех местах, где поле сильнее, линии

напряжённости проводят гуще и наоборот.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]