С 2007 Группа 04-102, 2 семестр

Вид материалаЗакон

Содержание


Электрическое поле
Эффект поля
Зако́н Куло́на
Кулоном в 1785
Закон сохранения электрического заряда
Напряжённость электри́ческого по́ля
Напряжённость электрического поля
Принцип суперпозиции
Подобный материал:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   19




1. Электрическое поле в вакууме. Закон Кулона. Закон сохранения заряда. Напряженность электрического поля. Напряженность поля точечного заряда. Принцип суперпозиции. Силовые линии поля.


Электрическое поле — особая форма поля, существующая вокруг тел или частиц, обладающих электрическим зарядом, а также в свободном виде в электромагнитных волнах. Электрическое поле непосредственно невидимо, но может наблюдаться по его действию и с помощью приборов. Основным действием электрического поля является ускорение тел или частиц, обладающих электрическим зарядом.

Электрическое поле можно рассматривать как математическую модель, описывающую значение величины напряженности электрического поля в данной точке пространства. Электрическое поле является одной из составляющих единого электромагнитного поля и проявлением электромагнитного взаимодействия.

В настоящее время наука ещё не достигла понимания физической сущности таких полей, как электрическое, магнитное и гравитационное, а также их взаимодействия друг с другом. Пока еще только описаны результаты их механического воздействия на заряженные тела, а также существует теория электромагнитной волны, описываемая Уравнениями Максвелла.

Эффект поля — Эффект поля заключается в том, что при воздействии электрического поля на поверхность электропроводящей среды в её приповерхностном слое изменяется концентрация свободных носителей заряда. Этот эффект лежит в основе работы полевых транзисторов.

Основным действием электрического поля является силовое воздействие на неподвижные (относительно наблюдателя) электрически заряженные тела или частицы. Если заряженное тело фиксировано в пространстве, то оно под действием силы не ускоряется. На движущиеся заряды силовое воздействие оказывает и магнитное поле (вторая составляюшая силы Лоренца).

Зако́н Куло́на — это закон взаимодействия точечных ссылка скрыта.

Был открыт ссылка скрыта в ссылка скрыта г. Проведя большое количество опытов с металлическими шариками Шарль Кулон дал такую формулировку закона:

Сила взаимодействия двух точечных неподвижных заряженных тел в вакууме прямо пропорциональна произведению модулей зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.

Важно отметить, что для того, чтобы закон был верен необходимы:
  1. точечность зарядов — то есть расстояние между заряженными телами много больше их размеров.

их неподвижность. Иначе уже надо учитывать возникающее ссылка скрыта движущегося заряда.

В векторном виде закон записывается следующим образом:



где — сила, с которой заряд 1 действует на заряд 2; q1,q2 — величина зарядов; — радиус-вектор (вектор, направленный от заряда 1 к заряду 2, и равный, по модулю, расстоянию между зарядами — r12); k — коэффициент пропорциональности.

В ссылка скрыта k ≈ 8,987742438·109 Н·м2/Кл2 (или Ф-1·м) и записывается следующим образом:




Закон сохранения электрического заряда гласит, что алгебраическая сумма ссылка скрыта ссылка скрыта, сохраняется.



Требование ссылка скрыта приводит к тому, что закон сохранения заряда имеет локальный характер: изменение заряда в любом наперёд заданном объёме равно потоку заряда через его границу.


Напряжённость электри́ческого по́ля— векторная характеристика электрического поля в данной точке, равная отношению ссылка скрыта F, действующей на ссылка скрыта, помещенный в данную точку поля, к величине этого заряда q:




Напряжённость электрического поля, векторная физическая величина (Е), являющаяся основной количественной характеристикой электрического поля; определяется отношением силы, действующей со стороны поля на электрический заряд, к величине заряда (при этом заряд должен быть малым, чтобы не изменять ни величины, ни расположения тех зарядов, которые порождают исследуемое поле). В вакууме Н. э. п. удовлетворяет принципу суперпозиции, согласно которому полная напряжённость поля в точке равна геометрической сумме напряжённостей полей, создаваемых отдельными заряженными частицами. Для электростатического поля Н. э. п. может быть представлена как ссылка скрыта электрического потенциала ; Е = — grad. В Международной системе единиц (СИ) Н. э. п. измеряется в единицах в/м.

Принцип суперпозиции — один из самых общих законов во многих разделах физики. В самой простой формулировке принцип суперпозиции гласит:
  • результат воздействия на частицу нескольких внешних сил есть просто сумма результатов воздействия каждой их сил.

Наиболее известен принцип суперпозиции в ссылка скрыта, в которой он утверждает, что электростатический потенциал, создаваемый в данной точке системой зарядов, есть сумма потенциалов отдельных зарядов.

Принцип суперпозиции может принимать и иные формулировки, которые, подчеркнём, полностью эквивалентны приведённой выше:
  • Взаимодействие между двумя частицами не изменяется при внесении третьей частицы, также взаимодействующей с первыми двумя;
  • Энергия взаимодействия всех частиц в многочастичной системе есть просто сумма энергий парных взаимодействий между всеми возможными парами частиц. В системе нет многочастичных взаимодействий.