1, Явище, в результаті якого тіла набувають властивості притягувати інші предмети, називають електризацією тіл. Про тіло, яке після натирання притягує до себе інші тіла, говорять, що воно наелектризоване, або має електричний заряд. Електричний заряд - це міра властивостей заряджених тіл певним чином взаємодіяти одне з одним. Електричний заряд позначається літерою q та вимірюється в Кулонах. Електризація тіл відбувається при стиканні та наступному розділенні тіл. Терти тіла треба тільки Для того щоб збільшити площу їх контакту. В електризації завжди беруть участь два тіла. При цьому обидва тіла електризуються. Досліди показують, що заряди бувають двох видів: позитивні й негативні. Однойменні заряди відштовхуються, а різнойменні заряди - притягуються; під час контакту заряджаються обидва тіла, при цьому знаки зарядів різні. Закон збереження електричного заряду

Електричний заряд замкнутої системи ^[5] зберігається в часі і квантуется - змінюється порціями, кратними елементарного електричного заряду, тобто, іншими словами, алгебраїчна сума електричних зарядів тіл або часток, що утворюють електрично ізольовану систему, не змінюється при будь-яких процесах, що відбуваються в цій системі.

У розглянутій системі можуть утворюватися нові електрично заряджені частки, наприклад, електрони - внаслідок явища іонізації атомів або молекул, іони - за рахунок явища електролітичної дисоціації та ін Однак, якщо система електрично ізолювання, то алгебраїчна сума зарядів всіх частинок, у тому числі й знову що з'явилися в такій системі, завжди дорівнює нулю.

Закон збереження заряду- один з основоположних законів фізики.Закон збереження зарядубув експериментально підтверджений у1843великим англійським вченимМайклом Фарадеємі вважається на даний час одним з фундаментальних законів збереження у фізиці.

2. Точко́вий заря́д — абстракція, що вводиться для спрощення опису поля зарядженого тіла або системи тіл. Іноді також визначається як електрично заряджена матеріальна точка.

При практичних розрахунках точковий заряд — це заряд, розмірами носія якого в порівнянні з відстанню, на якому розглядається електростатична взаємодія, можна знехтувати.

Саме для точкових зарядів сформульований закон Кулона.

Закон Кулона: сила взаимодействия двух точечных зарядов в вакууме прямо пропорциональна произведению модулей зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. 

3. Електричне поле — одна зі складових електромагнітного поля, що існує навколо тіл або частинок, що мають електричний заряд, а також у вільному вигляді при зміні магнітного поля (наприклад, в електромагнітних хвилях). Електричне поле може спостерігатися завдяки силовому впливу на заряджені тіла.

Кількісними характеристиками електричного поля є вектор напруженості електричного поля  й вектор електричної індукції.

У випадку, коли електричне поле не змінюється з часом, його називаютьелектростатичним полем.

4. Приміром, для точкового заряду, виходячи з закону Кулона

Так як Еквіпотенціальна поверхніє в цьому випадку сферами, то похідна по нормалі є похідна по радіусу. Таким чином ми можемо прийти до так званого кулонівському полю:

В силу центральної симетріїполя точкового заряду:

1.2. Для системи сгс

3. Принцип суперпозиції полів

Принцип суперпозиції – один із найзагальніших законів у багатьох розділах фізики. Найпростіше формулювання принципу суперпозиції звучить так: результат впливу на частинку кількох зовнішніх сил є просто сума резульаттів впливу кожної із сил.

Найбільш відомий принцип суперпозиції в електростатиці, в якій він стверджує, що електростатичний потенціал, який створюється в даній точці системою зарядів, є сума потенціалів окремих зарядів.

Підкреслимо, що електродинамічний принцип суперпозиції не є непорушним законом природи, а є усього лише наслідком лінійності рівнянь Максвелла, тобто рівнянь класичної електродинаміки. Тому, коли ми виходимо за межі застосовності класичної електродинаміки, цілком варто очікувати порушення принципу суперпозиції.

Якщо E→1(r→) — поле системи зарядів №1, а E→2(r→) — поле системи зарядів №2, то при наявності зарядів обох систем:

E→(r→) = E→1(r→) + E→2(r→).

(4.1)

Найпростіша система складається з одного заряду. Отже, електричне поле системи зарядів дорівнює сумі полів, створюваних кожним зарядом окремо, під час відсутності інших зарядів:

E→(r→) = ∑ j qj ∣r→ −r→j∣2 r→ −r→j ∣r→ −r→j∣ .

(4.2)

Тут qj,r→j — заряд і радіус-вектор j-го заряду. Правило додавання (4.1)називають принципом суперпозиції, а формула (4.2)є наслідком принципу суперпозиції і закону Кулона.

Досліди показують, якщо на електричний заряд q діють одночасно електричні поля декількох зарядів, то результуюча сила дорівнює геометричній сумі сил, що діють з боку кожного поля окремо. Ця властивість електричних полів означає, що ці поля підлягають принципу суперпозиції: якщо в заданій точці простору різні заряджені частинки створюють електричні поля напруженістю,  і т.д., то результуюча напруженість поля в цій точці дорівнює геометричній сумі напруженостей полів частинок.

5. ???

6. Різниця потенціалів — характеристика електричного поля, різниця електростатичних потенціалів у двох точках простору.

Різниця потенціалів дорівнює роботі, яку потрібно здійснити проти електростатичних сил для того, щоб перемістити одиничний заряд із однієї точки простору в іншу.

Напруга на ділянці електричного кола дорівнює різниці потенціалів у тому випадку, якщо на ділянці немає джерел струму.

Потенціал деякої точки електростатичного поля (тобто поля, створеного нерухомим зарядом) — це енергетична характеристика, характеристика «роботоспроможності» поля:

Потенціал чисельно дорівнює значенню потенціальної енергії одиничного пробного заряду в даній точці поля. потенціалів цих точок (напруга U між ними):, тобто напруга між точками 1 і 2 чисельно дорівнює роботі електростатичного поля з перенесення одиничного пробного заряду з точки 1 у точку 2. Між модулем напруженості та різницею потенціалів (або напругою) існує пропорційність.

7. 3. Принцип суперпозиції полів

Принцип суперпозиції – один із найзагальніших законів у багатьох розділах фізики. Найпростіше формулювання принципу суперпозиції звучить так: результат впливу на частинку кількох зовнішніх сил є просто сума резульаттів впливу кожної із сил.

Найбільш відомий принцип суперпозиції в електростатиці, в якій він стверджує, що електростатичний потенціал, який створюється в даній точці системою зарядів, є сума потенціалів окремих зарядів.

Підкреслимо, що електродинамічний принцип суперпозиції не є непорушним законом природи, а є усього лише наслідком лінійності рівнянь Максвелла, тобто рівнянь класичної електродинаміки. Тому, коли ми виходимо за межі застосовності класичної електродинаміки, цілком варто очікувати порушення принципу суперпозиції.

Якщо E→1(r→) — поле системи зарядів №1, а E→2(r→) — поле системи зарядів №2, то при наявності зарядів обох систем:

E→(r→) = E→1(r→) + E→2(r→).

(4.1)

Найпростіша система складається з одного заряду. Отже, електричне поле системи зарядів дорівнює сумі полів, створюваних кожним зарядом окремо, під час відсутності інших зарядів:

E→(r→) = ∑ j qj ∣r→ −r→j∣2 r→ −r→j ∣r→ −r→j∣ .

(4.2)

Тут qj,r→j — заряд і радіус-вектор j-го заряду. Правило додавання (4.1)називають принципом суперпозиції, а формула (4.2)є наслідком принципу суперпозиції і закону Кулона.

Досліди показують, якщо на електричний заряд q діють одночасно електричні поля декількох зарядів, то результуюча сила дорівнює геометричній сумі сил, що діють з боку кожного поля окремо. Ця властивість електричних полів означає, що ці поля підлягають принципу суперпозиції: якщо в заданій точці простору різні заряджені частинки створюють електричні поля напруженістю,  і т.д., то результуюча напруженість поля в цій точці дорівнює геометричній сумі напруженостей полів частинок.

Зв'язок між напруженістю й різницею потенціалів. Точки, в яких потенціал має задане фіксоване значення, розташовуються на поверхнях, що називають еквіпотенціальними поверхнями. Напруженість електричного поля дорівнює різниці потенціалів, яка припадає на одиницю довжини уздовж лінії напруженості. Оскільки в разі переміщення позитивного заряду в напрямі напруженості електростатичне поле здійснює позитивну роботу, то потенціал 1 більший від потенціалу 2.Отже, напруженість електричного поля напрямлена в бік спадання потенціалу. У разі переміщення заряду під кутом 90° до силових ліній електричне поле не здійснює роботи, оскільки сила поля перпендикулярна до переміщення. Отже, якщо провести поверхню, перпендикулярну в кожній точці до силових ліній, то в разі переміщення заряду вздовж цієї поверхні робота не здійснюється. А це означає, що лінії напруженості перпендикулярні до еквіпотенціальних поверхонь. Еквіпотенціальні поверхні однорідного поля є площинами, а поля точкового заряду - концентричними сферами. Напруженість поля усередині провідника дорівнює нулю, значить, дорівнює нулю й різниця потенціалів між будь-якими точками провідника.

8. Електроємністю (ємністю) – провідника С називають величину, що дорівнює відношенню заряду q, наданого провіднику до його потенціалу :

Одиниця електричної ємності в СІ – фарад, [C] = Кл/В=Ф.

Система з двох провідників розділених шаром діелектрика, товщина якого мала порівняно з розмірами провідників, називається конденсатором. Конденсатор бувають плоскі, циліндричні, сферичні.

Електроємність плоского конденсатора:

S – площа пластини, d – відстань між пластинами, ? – діелектрична проникність діелектрика.

Ємність конденсатора з п пластин:

Конденсатори з’єднують у батареї паралельно або послідовно.

1. Паралельне з’єднання.

Напруги на всіх конденсаторах однакові:

U₁=U₂=…=U_n

q = q ₁+ q₂ + … + q_n

Тоді С_пар = С₁+С₂+…+С_n

2. Послідовне з’єднання:

Заряди усіх конденсаторів при послідовному їх з’єднанні однакові.

9. Ємність плоского конденсатора, яка складається з двох паралельних металічних пластин площиною S кожна, які розташовані на відстані d одна від одної, в системі СІ виражена формулою  , де ε — відносна діелектрична проникність середовища, яке заповнює простір між пластинами. Ця формула справедлива лише при малих d.

Для отримання великих ємностей конденсатори з'єднують паралельно. Загальна ємність батареї паралельноз'єднаних конденсаторів дорівнює сумі ємностей всіх конденсаторів, які входять у батарею.

Енергію поля зарядженого конденсатора можна розрахувати як роботу, що виконується полем конденсатора в процесі його розрядки:

Енергію електростатичного поля можна записати й інакше: 1)Виражаючи q із формули, отримують: 2) Виражаючи U із формули , отримують: 

10. Паралельне та послідовне.

11. Енергія електричного поля

Електричне поле викликає переміщення вільних зарядів і може виконувати роботу, а це значить, що воно має енергію. Енергія електричного поля W задається формулою , де інтегрування проводиться по всьому простору. Відповідно, густина енергії електричного поля задається формулою 

Енергія електричного поля системи заряджених провідників із зарядами qi дорівнює  , де φi — потенціали провідників.

Густина енергії — енергія речовини або поля віднесена до одиниці об'єму.

12. Електропровідність — здатність речовини проводити електричний струм.

Електропровідність виникає в електричному полі.

Електропровідність властива усім речовинам, але для того, щоб вона була значною, необхідно, щоб в речовині були вільні заряди.

коли немає зовнішнього електричного поля , сумарний заряд , що переноситься в будь-якому напрямі , дорівнює нулю . Це тому , що сума всіх негативних зарядів дорівнює сумі всіх позитивних зарядів . Якщо до кінців металевого дроту прикласти електричну напругу , то в провіднику встановиться електричне поле . Воно діятиме на електричні заряди й спричинюватиме їх додатковий рух . Утвориться напрямлений рух електронів в напрямку до позитивного полюса джерела , але при цьому електрони збережуть і безладний рух , отже утвориться електричний струм . Швидкість електронів під дією струму дуже мала . Швидкість електричного струму створюється не за рахунок швидкості електронів , а завдяки швидкості поширення електромагнітного поля . Вона дорівнює 300000 км / с .

 

13. Електри́чний струм — упорядкований рух заряджених частинок у просторі: у металах це електрони, унапівпровідниках — електрони та дірки, в електролітах - додатно та від'ємно заряджені йони, в іонізованихгазах — йони й електрони.

За напрямок струму вибирають рух позитивно заряджених частинок. Таким чином, напрямок струму в металевих провідниках протилежний напрямку руху електронів.

Сила струму:

Для тривалого існування у речовині електричного струму необхідні дві умови - наявність вільних заряджених частинок і сил, які діють на ці частинки у певному напрямі. Електричне поле діє на заряджені частинки з силою , Звичайно саме електричне поле всередині провідника є причиною спрямованого руху заряджених частинок і підтримує його. Якщо всередині провідника існує електричне поле, то між кінцями провідника є різниця потенціалів.

Отже, для існування електричного струму в речовині мають бути вільні заряджені частинки і створена між кінцями провідника різниця потенціалів.

Щоб струм через провідник був тривалим, цей провідник має бути замкнутим. У протилежному випадку заряди нагромаджуватимуться на кінцях провідника, відштовхуватимуть наступні однойменнo заряджені частинки і струм припиниться.

14.

15. Електри́чне ко́ло — сукупність сполучених між собою провідниками резисторів, конденсаторів, котушок індуктивності, джерел струму й напруги, перемикачів тощо, через яку може проходити електричний струм.

Електричне коло може включати в себе як лінійні так і нелінійні елементи. Лінійними елементами електричного кола називають такі, для яких існує пропорційність між падінням напруги та силою струму. До лінійних елементів належать резистори, конденсатори та котушки індуктивності. Для нелінійних елементів залежність між силою струму та падінням напруги, яку називають вольт-амперною характеристикою, — складна функція. До нелінійних елементів належать, наприклад, діоди й транзистори.

16.