Онлайн-урок №15 "Основы электростатики"

Конспект 21. Основы электростатики.
Раздел: ЭЛЕКТРОДИНАМИКА
Тема: Электростатика

1. Введение в электростатику. Закон Кулона

Определение. Электризация – процесс, в результате которого, тела приобретают электрические свойства, способность взаимодействовать: притягиваться или отталкиваться. Т.е. приобретают заряд.
Способы электризации:
1) Электризация прикосновением;
2) Электризация трением;
3) Электризация через влияние;
4) Электризация ударом;
5) Электризация под действием электромагнитного излучения.

Определение. Заряд (q,[q]=Кл) – величина, характеризующая способность тела излучать электрическое поле и способность к электрическому взаимодействию с другими телами.
Замечание. Носителем элементарного (наименьшего) отрицательного заряда является электрон. Заряд электрона  . Заряд протона и значение элементарного заряда по модулю равны заряду электрона. Получить значение заряда, которое будет меньше элементарного, невозможно. Значение любого заряда кратно значению элементарного.
Физический смысл знаков зарядов тел:
– положительный – недостаток электронов;
– отрицательный – избыток электронов;
– нейтральный (нет заряда) – электроны находятся в балансе с положительно заряженными частицами.

Стандартные эксперименты по получению зарядов:

1) При натирании эбонитовой палочки шерстью палочка получает отрицательный заряд, а шерсть положительный;

2) При натирании стеклянной палочки бумагой палочка получает положительный заряд, а бумага отрицательный.

Формы электрического взаимодействия:

1) Одноименные заряды отталкиваются (+ и +; - и -);

2) Разноименные заряды притягиваются (+ и -).

Приборы для регистрации заряда:

Закон сохранения электрического заряда – в замкнутой системе тел суммарный заряд сохраняется.

 – закон сохранения заряда

 – закон сохранения заряда

Закон Кулона – сила электрического взаимодействия между точечными зарядами прямо пропорциональна модулям зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между центрами тел.

 – закон Кулона (сила электрического взаимодействия), Н

Где R – расстояние между центрами зарядов, м

  – постоянная Кулона

Замечание. , где  электрическая постоянная.

Замечание. Закон Кулона справедлив для точечных зарядов. Точечный заряд – модель реального тела, которое является носителем заряда и в которой не учитываются размеры тела или они малы по сравнении с расстояниями между зарядами.

2. Напряженность электрического поля

Определение. Электрическое поле – вид материи, с помощью которого осуществляется электрическое взаимодействие. Создается зарядами и проявляет себя действием на заряды.

Определение. Напряженность электрического поля  – силовая характеристика точки поля, показывающая силовое действие поля на внесенный (пробный) заряд.

 – напряженность электрического поля, 

Где  – внесенный в поле заряд, Кл

Замечание. Направление вектора напряженности электрического поля в данной точке совпадает с направлением силы Кулона, действующей со стороны поля на положительный заряд.

 – напряженность поля точеного заряда вакууме (порождающий поле), В/м

Где – заряд, порождающий поле, Кл 

Силовые линии электрического поля (линии напряженности) – графическая модель электрического поля, которая позволяет сделать видимым распределение поля в пространстве. Линии напряженности – это такие условные линии, касательные к которым в каждой точке совпадают с направлением вектора напряженности электрического поля.

Замечание. Для электрического поля линии начинаются на положительных зарядах, а заканчиваются на отрицательных. Силовые линии изображаются так, что плотность линий характеризует значению напряженности электрического поля.

 – принцип суперпозиции полей

Где результирующая напряженность в данной точке поля, полученная наложением (суперпозицией) электрических полей отдельных зарядов с напряженностями .