Электростатическое поле в вакууме

Носители электрического заряда – заряженные тела и частицы
Элементарный заряд – наименьший в природе
Электрические заряды и их свойства
Электризация – электроны переходят с одного тела на другое
Избыток электронов – отрицательный заряд
Недостаток электронов - положительный

Аддитивность – заряд системы равен сумме зарядов, образующих эту систему
Дискретность – заряды тел и частиц кратны элементарному заряду:
q = ± n⋅|qe|, где n = 0,1,2,3,4,…
Закон сохранения электрического заряда:
суммарный заряд электрически изолированной системы сохраняется
Электрические заряды и их свойства

Характеристики распределения заряда
1. Линейная плотность заряда – заряд на единицу длины:
Если τ = const, то
2. Поверхностная плотность заряда – заряд на единицу поверхности:
Если σ = const, то
3. Объемная плотность заряда – заряд на единицу объема:
Если ρ = const, то

тонкая кварцевая нить
Точечный заряд – заряженное тело, размерами которого в условиях данной задачи можно пренебречь
- электрическая постоянная
r
q1
q2
Закон Кулона в вакууме
заряженный шарик
шкала
Сила взаимодействия двух точечных зарядов:
k = 9 · 109 Н·м2/Кл2

Закон Кулона в среде
ε – диэлектрическая проницаемость среды
Показывает, во сколько раз среда ослабляет силу взаимодействия между зарядами
ε

Всякий электрический заряд q создает в окружающем его пространстве электрическое поле
Электрическое поле проявляет себя тем, что действует с силой Fэл на помещенный в какую-либо точку другой заряд
Электростатическое поле – поле, созданное неподвижными электрическими зарядами
Электрическое поле

Напряженность электрического поля
Вектор напряженности:
Напряжённость поля точечного заряда:
Напряжённость - силовая характеристика поля
Напряженность равна отношению силы, действующей на помещенный в поле заряд, к этому заряду

Линии напряженности или силовые линии - это линии, касательные к которым в каждой точке совпадают по направлению с вектором напряженности поля
Свойства силовых линий:
Начинаются на + и заканчиваются на -
Не пересекаются
Напряженность электрического поля

Точечные заряды
Однородное поле:
Диполь
Напряженность электрического поля
Силовые линии поля всегда направлены от плюса к минусу
Неоднородные поля:
Поле плоского конденсатора

Напряженность электрического поля Е нескольких неподвижных точечных зарядов q1, q2,…qN равна векторной сумме напряженностей полей, которые создавал бы каждый из этих зарядов в отсутствии остальных:
Принцип суперпозиции
r1
r2
Пример: Суперпозиция полей двух точечных зарядов:

Работа по перемещению заряда в этом поле зависит только от начальной и конечной точек пути и не зависит от траектории
Работа при перемещении заряда по любому замкнутому контуру равна нулю
Работа сил электростатического поля равна убыли потенциальной энергии заряда в этом поле:
Электростатическое поле – потенциальное поле
Потенциальность электростатического поля

Электрический потенциал – отношение потенциальной энергии точечного заряда, помещенного в данную точку поля к величине этого заряда:
Электрический потенциал

Электрический потенциал
Потенциал поля точечного заряда:

Потенциал поля системы точечных зарядов:
Электрический потенциал

Запишем выражение для работы с учетом определения потенциала:
Разность потенциалов ϕ1- ϕ2 численно равна работе, совершаемой силами поля при перемещении
единичного положительного точечного заряда между точками 1 и 2
Напряжение:
Электрический потенциал

Эквипотенциальная поверхность – поверхность, во всех точках которой потенциал имеет одно и то же значение
Эквипотенциальные поверхности
Линии напряженности в каждой точке поля ⊥
эквипотенциальным поверхностям

Поле плоского конденсатора
– однородное поле:
Поле точечного заряда
Эквипотенциальные поверхности

Спасибо за внимание!