Фізика Л5

ПЛАН
1. Електростатичне поле і його характеристики. Електричний заряд. Закон Кулона
2. Електричне поле. Напруженість електричного поля. Принцип суперпозиції полів.
3. Робота в електричному полі.
4. Потенціальний характер електростатичних полів. Потенціал електричного поля. Різниця потенціалів.
5. Зв'язок між потенціалом електричного поля в даній точці та його напруженістю.

НА САМОСТІЙНЕ ОПРАЦЮВАННЯ
1. Опрацювати зміст лекції та відповідні розділи у підручниках.
2. Теорема Остроградського-Гауса та її застосування до розрахунку електростатичних полів.

Електричний заряд

Фундаментальні властивості електричного заряду
1) Існує двох видів - позитивний і негативний.
Однойменні заряди відштовхуються, різнойменні – притягуються.

Фундаментальні властивості електричного заряду

Фундаментальні властивості електричного заряду

Густина заряду
Розподіл електричного заряду по тонкому провіднику, по поверхні та по об'єму характеризують відповідно лінійною, поверхневою та об'ємною густиною заряду

Закон Кулона

Закон Кулона

Закон Кулона

Електричне поле
Видатні англійські вчені Фарадей і Максвелл встановили, що у просторі навколо заряджених тіл (частинок), існує електричне поле.
Поле - одна з форм ісування матерії. Поле можна дослідити, описати його силові, енергетичні та інші властивості.
Головна властивість електричного поля – дія з певною силою на електричні заряди.
Отже, взаємодія заряджених тіл здійснюється за допомогою електричного поля, яке оточує заряджені тіла.

Електростатичне поле. Напруженість

Поняття про пробний заряд
Для дослідження електростатичного поля в нього вносять маленьке заряджене тіло, яке несе малий електричний заряд (його називають пробний заряд). Пробний точковий заряд повинен бути буде малим, щоб не спотворювати поле, в якому знаходиться (або не викликати перерозподіл зарядів, що створюють поле), і тому за силою, яка діє на пробний заряд, можна робити висновок про поле, створене зарядженим тілом (або сукупністю заряджених тіл).

Напруженість поля точкового заряду

Вектор електростатичної індукції (електричного зміщення)

Напруженість поля точкового заряду
Якщо поле створюється позитивним зарядом, то вектор напруженості напрямлений вздовж радіус-вектора від заряду в зовнішній простір (відштовхування пробного позитивного заряду); якщо ж негативним зарядом, то вектор Е напрямлений до заряду.

Лінії напруженості

Лінії напруженості
Якщо поле створюється точковим зарядом, то лінії напруженості – радіальні прямі, що виходять із заряду, якщо він позитивний і входять в нього, якщо заряд негативний
Лінії напруженості системи двох однойменних зарядів
Силові лінії починаються на позитивному, закінчуються на негативному електричних зарядах і ніде не перетинаються.

Однорідне електростатичне поле
Електричне поле називається однорідним, якщо вектор напруженості однаковий за напрямом і абсолютним значенням в кожній точці поля, що відповідає однаковій густині силових ліній.
Для однорідного поля лінії напруженості паралельні вектору напруженості. Однорідним можна вважати поле між паралельними різнойменно зарядженими пластинами.

Принцип суперпозиції

Робота сил електростатичного поля по переміщенню точкового заряду

Робота сил електростатичного поля по переміщенню точкового заряду

Робота сил електростатичного поля

Циркуляція вектора напруженості

Циркуляція вектора напруженості

Потенціальна енергія електростатичного поля

Потенціал електростатичного поля

Різниця потенціалів

Принцип суперпозиції для потенціальної енергії та потенціалу

Еквіпотенциальні поверхні
Для наочного графічного зображення поля також використовують поверхні однакового потенціалу (еквіпотенциальні поверхні).
Еквіпотенціальні поверхні – це поверхні, у всіх точках яких потенціал має однакове значення.
Еквіпотенціальні поверхні зазвичай проводять так, щоб різниці потенціалів між двома сусідніми еквіпотенціальними поверхнями були однаковими. Тоді густина еквіпотенціальних поверхонь наочно характеризує напруженість поля в різних точках: там, де ці поверхні розташовані густіше, напруженість поля більше.

Взаємне розтащування ліній напруженості та еквіпотенціальних поверхонь

Зв'язок між потенціалом електричного поля в даній точці та його напруженістю

Зв'язок між потенціалом електричного поля в даній точці та його напруженістю