Краткие сведения из теории. Электрическим полем называется то, что существует в области пространства, в которой на электрически заряженную частицу дейст-вует сила

Электрическим полем называется то, что существует в области пространства, в которой на электрически заряженную частицу дейст-вует сила, называемая электрической (кулоновской).

Источником электрического поля являются электрически заря-женные частицы.

Электрическим зарядом называется особая характеристика объ-екта, определяющая его способность создавать электрическое поле и взаимодействовать с электрическим полем. Часто «зарядом» называ-ют заряженную частицу, а «точечным зарядом» – материальную точ-ку, имеющую электрический заряд.

Основные свойства электрического заряда:

1. Заряд инвариантен – его величина одинакова при измерении в любой инерциальной системе отсчёта.

2. Заряд сохраняется – суммарный заряд изолированной систе-мы тел не изменяется.

3. Заряд аддитивен – заряд системы тел равен сумме зарядов отдельных тел.

4. Заряд дискретен – заряд любого тела по величине кратен ми-нимальному заряду, который обозначается символом e и ра-

вен 1,6 10 ¹⁹ Кл.

5. Существуют заряды двух разных «сортов». Заряды одного «сорта» названы положительными, а другого «сорта» – от-рицательными. Одноимённые заряды отталкиваются,а раз-ноимённые – притягиваются.

Если вблизи одной заряженной частицы (заряда q ₁), располо-

женной в начале координат, будет находиться вторая заряженная час-тица (заряд q ₂), то на второй заряд будет действовать электрическая

(кулоновская) F, определяемая законом Кулона:

F ₄ ^{q 1 q 2} _{r 2} e_r,

0

где r – радиус-вектор точки наблюдения;

e_r –единичный радиус-вектор,направленный в точку наблюде-ния;

₀ – электрическая постоянная; – диэлектрическая проницаемость среды (в вакууме 1).

Напряжённость электрического поля – характеристика силового действия электрического поля на заряд. Напряжённость электриче-ского поля, создаваемого зарядом q ₁, есть векторная величина, обо-

значаемая символом E (q ₁) и определяемая соотношением:

			F	,
		E (q)
			q 2
где	– сила, действующая на заряд q 2.
F

Силовые линии или линии напряжённости – линии, в любой точке которых вектор напряжённости электрического поля направлен по касательной к ним.

Электрическое поле подчиняется принципу суперпозиции: на-пряжённость электрического поля нескольких источников является суммой векторов напряжённости поля, создаваемого независимо каж-дым источником:

E E_i.

i

Потоком электрического поля называется интеграл по некото-рой поверхности S от скалярного произведения напряжённости элек-трического поля на элемент поверхности:

Ф _Е EdS,

S

где вектор dS направлен по нормали к поверхности.

плечо диполя).

Дипольный (электрический) момент есть произведение

Закон Гаусса для электрического поля: поток электрического поля через замкнутую поверхность S ₀ пропорционален суммарному

заряду, расположенному внутри объёма, ограниченного поверхно-стью интегрирования потока V (S ₀):

Ф0 E				q j.
EdS
S 0				j

Линии напряжённости электрического поля точечного заряда представляют собой прямые линии, идущие от заряда (положительно-го) или к заряду.

Потенциалом данной точки r электрического поля называется скалярная величина, численно равная работе сил поля по перемеще-нию единичного положительного заряда из данной точки в другую

фиксированную точку r ₀, в которой потенциал принят за 0 (напри-мер, в бесконечность):

	r 0

(r) Edr.

r

Уравнение, выражающее напряжённость через потенциал:

E grad(),где оператор градиентаgrad		;		;			.
x	y
				z

Диполь есть два одинаковых по величине, но противоположных по знаку точечных заряда q, расположенных на расстоянии L (L –

| p_e | qL.

Вектор дипольного момента направлен от отрицательного к положи-тельному заряду.

На линии, проходящей через центр диполя, перпендикулярно электрическому моменту диполя и на большом расстоянии r от его центра напряжённость равна:

			pe	.
E
4 0
		r 3