Електростатика

РЕФЕРАТ

 

на тему:”ЕЛЕКТРОСТАТИКА”

План

 

1. Електричний заряд. Закон збереження електричного заряду. Закон Кулона.

2. Електричне поле і його напруженість. Принцип суперпозиції полів. Поле точкового заряду.

3. Теорема Гаусса та її використання.

1 Електричний заряд. Закон збереження електричного заряду. Закон Кулона

 

Електростатика – вчення про статичні електричні заряди та про властивості полів цих зарядів.

Електричний заряд – це невіддільна властивість деяких елементарних частинок.

До елементарних частинок відносяться такі мікрочастинки, для яких сучасними засобами фізики не можна доказати, що вони є об’єднаннями інших мікрочастинок.

Відомо, що заряди бувають двох видів – позитивні й негативні. Носієм елементарного негативного заряду є електрон. Елементарним позитивним зарядом наділений протон.

За абсолютною величиною елементарні заряди електрона й протона однакові. За одиницю електричного заряду прийнято кулон (Кл).

Один кулон – це електричний заряд, який проходить через поперечний переріз провідника при силі струму в один ампер за час в одну секунду

1Кл = 1 А/с.

Елементарний електричний заряд електрона або протона дорівнює

| e | = 1,6 ּ 10^-19 Кл.

Будь-який інший заряд є сукупністю елементарних зарядів

q =  Nּe . (6.1.1)

Електричні заряди можуть мати лише дискретні значення, кратні заряду електрона. Таку властивість зарядів називають квантуванням.

В довільних інерціальних системах заряд є інваріантним або незмінним.

Електричні заряди можуть зникати або виникати знову. Пояснити цей факт можна однаковим або різним числом зарядів різних знаків у системі, або їх взаємним перетворенням. Так відомо, що електрон і позитрон можуть анігілювати

е + ₊е  2 .  (6.1.2)

В той же час гамма-кванти високих енергій (Е  1,02Ме) - в полі ядерних сил, або кулонівському полі елементарних заряджених частинок здатні перетворюватись в електрон і позитрон:

  е + ₊е . (6.1.3)

Сумарний заряд електрично-ізольованої системи є величиною сталою. Це твердження є законом збереження електричного заряду.

Всі основні властивості електричних зарядів знайдені дослідним шляхом. Серед них відмітимо такі:

- однойменні заряди відштовхуються, різнойменні притягуються;

- величина заряду не залежить від системи відліку;

- дискретний характер заряду, тобто кратність до елементарного заряду;

- електричний заряд має властивість адитивності. Це означає, що заряд системи тіл дорівнює сумі зарядів всіх частинок , які входять в систему.

В електростатиці використовується фізична модель точкового джерела.

Точковим джерелом заряду називається заряджене тіло, форма й розміри якого в даних умовах не є суттєвими.

Дослідним способом було доказано, що сила взаємодії двох нерухомих точкових зарядів пропорційна величині кожного із зарядів і обернено пропорційна квадрату відстані між ними.

Закон взаємодії точкових зарядів називається законом Кулона

, (6.1.4)

де q₁ і q₂ - точкові електричні заряди; - діелектрична стала; r – відстань між точковими зарядами.

Сила  напрямлена вздовж прямої, яка з’єднує взаємодіючі заряди. У векторній формі сила, з якою взаємодіють два точкові заряди q₁ і q₂ записується так

….  (6.1.5)

Згідно з третім законом Ньютона сили з якими взаємодіють два точкових заряди, рівні за величиною і протилежні за напрямком

_1,2 = - _2,1.  (6.1.6)

Діелектрична стала ε₀ відноситься до числа фундаментальних фізичних сталих. Її величина дорівнює 8,85ּ10^-12 Ф/м.

Якщо взаємодія двох точкових зарядів відбувається у ізотропному діелектричному середовищі, то закон Кулона матиме вигляд

. (6.1.7)

Відносна діелектрична проникність ε показує у скільки разів сила взаємодії між електричними зарядами в даному ізотропному діелектричному середовищі буде меншою сили взаємодії між цими зарядами у вакуумі

,  (6.1.8)

де F₀ – сила взаємодії між двома точковими зарядами у вакуумі;  F – сила взаємодії між цими зарядами в однорідному діелектричному середовищі.

Відносна діелектрична проникність вакууму  = 1.