Информационный блок (4)
Закон Кулона позволяет рассчитать величину силы взаимодействия между двумя точечными зарядами и , находящимися на расстоянии :
,
где — коэффициент пропорциональности. Величина Ф/м называется электрической постоянной. Сила взаимодействия направлена вдоль линии, соединяющей заряды. Одноименные заряды — отталкиваются, разноименные — притягиваются.
В векторной форме закон Кулона выглядит следующим образом:
где — вектор, проведенный от заряда к заряду , — модуль вектора .
Напряженность электрического поля равна отношению силы, действующей на заряд, к величине заряда:
.
Напряженность электрического поля численно равна силе, действующей на единичный положительный заряд. Напряженность является силовой характеристикой электрического поля. Вектор напряженности электрического поля направлен вдоль касательной к силовой линии в данной точке.
Напряженность электрического поля точечного заряда q вычисляется по формуле:
,
где — вектор, проведенный от заряда к точке наблюдения, — модуль вектора .
Потенциал электрического поля в данной точке равен отношению к величине заряда потенциальной энергии взаимодействия с электрическим полем заряда, помещенного в данную точку:
.
Потенциал электрического поля в данной точке численно равен потенциальной энергии помещенного в данную точку единичного положительного заряда. Совокупность точек с одинаковым потенциалом называется эквипотенциальной поверхностью. Величина потенциала вдоль эквипотенциальной поверхности остается постоянной.
Потенциал электрического поля точечного заряда вычисляется по формуле:
,
где — расстояние от заряда q до точки наблюдения.
Между напряженностью электрического поля и его потенциалом существует соотношение:
,
где — дифференциальный оператор, — единичные векторы, направленные вдоль осей OX, OY и OZ.
Разность потенциалов между точками 1 и 2 пространства равна криволинейному интегралу от скалярного произведения вектора напряженности электрического поля и элемента длины линии, вычисленного вдоль произвольной линии, проведенной от точки 1 до точки 2:
.
Циркуляция напряженности электрического поля вычисляется как криволинейный интеграл вдоль некоторого замкнутого контура L от скалярного произведения вектора напряженности электрического поля и элемента длины контура:
.
Циркуляция напряженности электростатического поля вдоль любого замкнутого контура равна нулю.
Закон сохранения электрического заряда: в замкнутой системе зарядов их алгебраическая сумма не изменяется.
Емкость уединенного проводника определяется отношением сообщенного проводнику заряда , к вызванному этим зарядом изменению потенциала :
.
Емкость плоского конденсатора вычисляется по формуле:
,
где — электрическая постоянная, — диэлектрическая проницаемость диэлектрика между обкладками конденсатора, — площадь обкладок конденсатора, — расстояние между обкладками конденсатора.
Емкость батареи конденсаторов при параллельном соединении равна сумме емкостей отдельных конденсаторов:
,
где n — число конденсаторов в соединении.
Емкость батареи конденсаторов при последовательном соединении определяется из выражения:
.