Тема 23. Закон Кулона. Напруженість поля

• Електричний заряд — це скалярна фізична величина, що характеризує інтенсивність електричної
взаємодії. Одиницею вимірювання електричного заряду в СІ є

У природі існує два види електричних зарядів: позитивні та негативні. Негативно заряджене тіло має надлишок електронів, а позитивно заряджене — їх нестачу. Електрон — це негативно заряджена частинка, що входить до складу атома. Заряд електрона дорівнює і має назву елементарного. Заряд будь-якого тіла можна обчислити за формулою , де — кількість електронів, яких набуло негативно заряджене тіло або втратило позитивно заряджене.

При взаємодії однойменно заряджені тіла відштовхуються, а різнойменно заряджені — притягуються. Набути електричного заряду тіло може під час електризації (при терті, через дотик, через вплив).

• Закон збереження заряду. В електрично ізольованій системі алгебраїчна сума зарядів тіл до і після взаємодії не змінюється:

• Заряди називають точковими, якщо розміри заряджених тіл значно менші за відстані між ними.

• Закон Кулона. Сила взаємодії точкових зарядів (сферичних тіл) у вакуумі прямо пропорційна до добутку модулів цих зарядів і обернено пропорційна до квадрату відстані rміж.ними:

,

де — коефіцієнт пропорційності. — електрична стала.

У діелектричному середовищі закон Кулона має вигляд: , де — діелектрична проникність середовища — безрозмірна фізична величина, яка показує, у скільки разів сила взаємодії зарядів у вакуумі більша, ніж у середовищі.

Сили Кулона діють одночасно на два заряджені тіла вздовж прямої, що з'єднує центри тіл.

• Електричне поле — це вид матерії, за допомогою якого здійснюється взаємодія заряджених тіл. Електричне поле виникає навколо будь-якого зарядженого тіла і виявляється за дією на інше заряджене тіло. Електричне поле діє на заряджені тіла з певною силою, яку називають електричною: , де — напруженість електричного поля.

• Напруженість електричного поля — силова характеристика електричного поля, векторна фізична величина, яку обчислюють за формулою , де — сила, з якою електричне поле діє на заряд q, поміщений у дану точку електричного поля. Напруженість співнапрямлена із силою, з якою поле діє на позитивний заряд. Одиницею вимірювання напруженості поля в СІ є

Напруженість поля точкового заряду на відстані r обчислюють за формулами

— у вакуумі; — у діелектричному середовищі.

• Принцип суперпозиції полів. Напруженість результуючого поля дорівнює векторній сумі напруженостей полів, створених окремими зарядами:

• Силовими лініями (лініями напруженості) називають уявні лінії, дотичні до яких у кожній точці збігаються з вектором напруженості у даній точці поля.

Точковий позитивний заряд

Точковий негативний заряд

Різнойменні точкові заряди

Лінії напруженості електростатичного поля: а) напрямлені від позитивного заряду до негативного; б) мають початок і кінець або ідуть у нескінченність; в) не перетинаються.

Густина ліній (кількість ліній напруженості, що перетинають одиничну поверхню, розміщену перпендикулярно до ліній) тим більша, що більша напруженість поля у даній точці.

Електричне поле називають однорідним, якщо в усіх точках поля (густина ліній однакова).