1

1) силова — напруженість;

2) енергетична — різниця потенціалів 3) напруга

Напру́женість електри́чного по́ля — це векторна фізична величина, яка дорівнює силі, яка діє у даній точці простору у даний момент часу на пробний одиничний електричний заряд у електричному полі.

де  — сила, q — електричний заряд,  — напруженість електричного поля.

В системі СІ вимірюється у В/м, на практиці здебільшого у В/см.

[ред.]Рівняння Максвелла

Вектор напруженості електричного поля входить в рівняння Максвелла.

Друге рівняння Максвелла

гласить, що джерелом електричного поля може бути змінне магнітне поле.

[ред.]Поведінка на розривній границі

У випадку різкої границі між середовищами вектор напруженості електричного поля не може бути визначений із диференційних рівнянь Максвелла, оскільки при розривах у полях похідніневизначені. В такому випадку використовуються граничні умови. Щодо напруженості електричного поля гранична умова Максвелла вимагає тангенційних складових цього вектора.

.

Тут індекси вгорі характеризують середовища.

На поверхні ідеального провідника тангенціальна складова вектора напруженості електричного поля дорівнює нулю.

Нормальна складова напруженості електричного поля в загальному випадку неперервною не є. Неперерервність зберігає нормальна складова вектора електричної індукції.

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.

Напруга: Напруга між будь-якими точками електростатичного поля чисельно дорівнює роботі, яку виконує сила поля при переносі одиночного заряду з однієї точки в іншу. Сила електричного поля пересуває позитивні заряди від точки з більшим потенціалом до точки з меншим потенціалом, а з негативним – навпаки.

2

Закон Кулона — один з основних законів електростатики, який визначає величину та напрямок сили взаємодії між двома нерухомими точковими зарядами. Експериментально з задовільною точністю був вперше доведений Генрі Кавендішем у 1773, який використовував метод сферичного конденсатора, але його роботи не були опубліковані. В 1785 році закон був встановлений Шарлем Кулоном за допомогою спеціальних крутильних терезів.

Електростатична сила взаємодії F₁₂ двох точкових нерухомих зарядів q₁ та q₂ в вакуумі прямо пропорційна добутку абсолютних значень зарядів і обернено пропорційна квадрату відстані r₁₂ між ними.

,

у векторній формі:

,

Сила взаємодії направлена вздовж прямої, що з'єднує заряди, причому однойменні заряди відштовхуються, а різнойменні притягуються. Сили, що визначаються законом Кулона адитивні.

Коефіціент пропорційності k має назву електростатичної сталої та залежить від вибору одиниць виміру. Так в Міжнародній системі одиниць СІ k=1/(4πε₀) ≈ 8,987742438·10⁹ Н·м²·Кл^-2, де  - електрична стала. В системі СГСГ одиниця вимірювання заряду обрана таким чином, що k=1.

Такі умови є необхідними для виконання сформульованого закону:

1. Точковість зарядів — відстань між зарядженими тілами має бути набагато більшою від розмірів тіл.

2. Нерухомість зарядів. В протилежному випадку потрібно враховувати магнітне поле заряду, що рухається.

В однорідному ізотропному середовищі сила взаємодії між зарядами зменшується в ε разів: , де ε діелектрична проникність середовища.

Перевірка закону

Для макроскопічних відстаней при експериментах в земних умовах, що були проведені за методом Кавендіша, доведено що показник степеня r в законі Кулона не може відрізнятися від 2 більш ніж на 6·10^-16. Із експериментів з розсіянню альфа-частинок виходить, що закон Кулона не порушується до відстаней 10^-14 м. Але з іншого боку, для опису взаємодії заряджених частинок на таких відстанях поняття, за допомогою яких формулюється закон (поняття сили, положення), втрачають сенс. У цій області просторових масштабів діють закони квантової механіки.

Закон Кулона можна вважати одним з наслідків квантової електродинаміки, в рамках якої взаємодія заряджених часток обумовлена обміном фотонами. Внаслідок цього, експерименти з перевірки висновків квантової електродинаміки можна вважати дослідами з перевірки закону Кулона. Так, експерименти з анігіляції електронів та позитронів свідчать, що відхилення від законів квантової електродинаміки не спостерігаються до відстаней 10^-18 м.

3

У провідниках першого роду (металах) струм – це потік вільних електронів.

У провідниках першого роду (металах) вільні електрони під час руху у міжатомному просторі провідника, безперервно наштовхуються на атоми та молекули, а також на інші електрони. При цих зіткненнях витрачається енергія. Отже, електрони тут зазнають певного електричного опору. Опір позначається літерою R і виражається в омах (Ом). Застосовуються більші одиниці : кілоом (1 кОм = 10³ Ом), мегом (1 МОм = 10⁶ Ом). Опір провідника залежить від матеріалу провідника, довжини, площі поперечного перерізу та температури. Залежність опору від матеріалу пояснюється тим, що в різних матеріалах різна мікроструктура, тобто взаємне розташування атомів і молекул, а значить, неоднакові й умови проходження електронів. Властивості матеріалу визначаються питомим опором.  Питомим опором називається опір провідника, виготовленого з даного матеріалу, завдовжки 1м поперечним перерізом у 1 мм² при температурі 200 С°.  Питомий опір позначається літерою ρ (“ро”), виражається в Ом-метрах і визначається за формулою ρ = R x S / l, де  R – опір (Ом); S – площа перерізу провідника (мм²), l – довжина провідника (м). Вплив довжини провідника на його опір полягає в тому, що при її збільшенні зростає кількість зіткнень електронів з атомами, молекулами, іншими електронами. Зі збільшенням площі поперечного перерізу провідника зростає число шляхів для проходження електронів, які рухаються в одному напрямі, при цьому вони менше заважають один одному. З підвищенням температури опір майже всіх провідників (крім вугілля та рідини) збільшується. Це пояснюється тим, що із зростанням температури частішають коливальні рухи молекул і атомів матеріалу провідника, тому ймовірність зіткнення з ними вільних електронів збільшується. Провідність G – величина обернена опорові. Провідність характеризує здатність матеріалу проводити електричний струм. В залежності від роду матеріалу провідність буде електронною (провідники першого роду), іонною (провідники другого роду). У напівпровідниках поряд з електронною провідністю (типу n) є ще дірчаста провідність (типу p). Провідність можна вирахувати за формулою G = 1/R або  якщо R = ρ • l / S, то G = S / ρ • l  Одиницею виміру провідності є Сіменс (См). 1 См = 1 / 1 Ом = Ом^-1

4