7.1 Поняття про заряд. Закон збереження заряду. Взаємодія зарядів. Закон Кулона. Силові характеристики поля

Дослідами по взаємодії тіл встановлено, що деякі тіла взаємодіють з силами, набагато більшими (приблизно в 1039 разів), ніж сила гравітаційної взаємодії. Таким тілам  приписали властивість мати заряд. Всі заряди умовно поділені на позитивні і негативні у відповідності з двозначним характером їх взаємодії: однойменні заряди відштовхуються, різнойменні притягуються. Сучасній науці відомо, що носіями заряду являються електрони та іони. Елементарним (найменшим) зарядом є заряд електрона е = -1,6∙10-19 Кл. Кл (кулон) це одиниця заряду в системі одиниць СІ. У всіх електричних явищах має місце закон збереження заряду – алгебраїчна сума зарядів замкнутої (ізольованої) системи не змінюється.

В основі електростатики, тобто вчення про взаємодію нерухомих зарядів, лежить закон Кулона (1785р.) для точкових зарядів:

(7.1)

Сила  , з якою взаємодіють два точкових заряди Q і q прямо пропорційна добуткові цих зарядів, обернено пропорційна квадрату відстані r між ними і направлена по лінії, що з’єднує ці заряди

– діелектрична стала, яка не має фізичного змісту, а введена для узгодження одиниць вимірювання в системі СІ;   – відносна діелектрична проникність середовища, яка показує у скільки разів сила взаємодії у вакуумі Fo більша, ніж сила взаємодії F в даному середовищі. Для повітря і вакууму   = 1.

По сучасним поглядам, взаємодія зарядів відбувається через особливу форму матерії – електричне поле. Кожний заряд утворює у навколишньому середовищі електричне поле, яке і діє на внесений у нього заряд.

Силовою характеристикою електростатичного поля є напруженість

(7.2)

Ця векторна величина дорівнює силі, яка діє з боку поля на одиничний позитивний пробний заряд. Для поля точкового заряду Q напруженість

(7.3)
Вектор  направлений по радіальним лініям від заряду Q, якщо він позитивний, і до нього, якщо він негативний.

Вектор  називається вектором індукції електростатичного поля. Це теж силова, векторна характеристика поля, але на відміну від напруженості, вона не залежить від властивостей середовища. Дійсно, для точкового заряду, враховуючи (7.3), маємо

(7.4)

Діелектричні властивості середовища (ε і εо) в цій формулі відсутні.

Графічно електростатичне поле зображається силовими лініями. Це лінії, дотична до яких в кожній точці співпадає з вектором напруженості  (індукції  ) (рис.7.1).

Силові лінії починаються на позитивних і закінчуються на негативних зарядах. Вони не перетинаються, так як вектори напруженості і індукції однозначні. У точці ж перетину напрямок цих векторів не визначений.

По густині силових ліній можна судити про величину ,або . Вони більші там, де густина ліній більша.

 

 

 

You must be logged in to post a comment.

Фізика