Главная | Обратная связь

Теоретичні відомості

Якщо частинки здатні взаємодіяти силами, що подібно силам тяжіння обернено пропорційні квадрату відстані між частинками, але в багато разів більше сил тяжіння, то говорять, що частинки мають електричний заряд. Електричний заряд – це фізична величина, що є кількісною мірою здатності частинок до електромагнітних взаємодій. . Йому властиві наступні фундаментальні властивості:

- електричний заряд існує в двох видах: як позитивний, так і негативний;

- у будь–якій електрично ізольованій системі алгебраїчна сума зарядів не змінюється, це твердження виражає закон збереження електричного заряду:

;

- електричний заряд є релятивістськи інваріантним, тобто його величина не залежить від системи відліку, а виходить, не залежить від того, рухається він або знаходиться в стані спокою;

- електричні заряди дискретні, тобто будь–який заряд можна представити як суму деякої кількості елементарних зарядів:

q = ± z×e,

де e = 1,6×10^–19Кл.

Відповідно до сучасних уявлень, взаємодія між зарядами здійснюється через поле. Всякий електричний заряд q змінює певним чином властивості оточуючого його простору, тобто, створює електричне поле. Електричне поле – це вид матерії, за допомогою якої взаємодіють електричні заряди. Електричне поле нерухомих електричних зарядів називають електростатичним. Це поле виявляє себе в тім, що поміщений у яку–небудь його точку інший, «пробний» заряд випробовує дію сили. Відношення сили до заряду для даної точки поля є величиною сталою. Це відношення називають напруженістю електричного поля:

.

Напруженість – силова характеристика електричного поля. Її визначають як силу, що діє на одиничний пробний нерухомий позитивний заряд зі сторони електричного поля.

Основний закон електростатики – закон взаємодії точкових електричних зарядів (закон Кулона): Сила взаємодії точкових зарядів прямо пропорційний добуткові зарядів і обернено пропорційна квадратові відстані між ними:

,

де e₀ – електрична стала; . – орт радіус–вектора, проведений від першого заряду до другого.

Напруженість поля нерухомого точкового заряду q на відстані r від нього можна представити як:

.

Якщо поле створюється позитивним зарядом, то напруженість збігається з радіус–вектором, проведеним від заряду, якщо негативним, то вектор спрямований у протилежну сторону. Якщо поле створюється системою зарядів, то напруженість у будь-якій точці визначається за принципом суперпозиції: вона дорівнює векторній сумі напруженостей усіх полів у даній точці:

Якщо поле створюється розподіленими зарядами, то для зручності розрахунків полів вводять поняття об'ємної, поверхневої і лінійної густин розподілу зарядів:

, , ,

де dq – заряд, який знаходиться відповідно в об’ємі dV, на поверхні dS, і на довжині .

З урахуванням цих розподілів формула напруженості приймає вигляд:

, , .

Отримані формули дозволяють по відомих розподілах зарядів знайти напруженості полів у будь-якій точці.