Сила кулона, закон кулона, межі застосування, напруженість електростатичного поля, принцип
Досліди по тяжінню і відштовхуванню наелектризованих тел дозволяють припустити, що ел.заряди взаємодіють. Причому взаємодія залежить від відстані (чим ближче - тим сильніше). Припущення - заряд передається через повітря. Досвід - заряджений електроскоп помістили під дзвін, повітря відкачали, а листочки електроскопа як і раніше відштовхувалися. В результаті досліджень було встановлено, що ел.заряди оточені ел.поле.
Електричне поле (частина ел.магнітного) - особливий вид матерії, який створюється ел.зарядамі, нерозривно з ними пов'язаний і впливає на заряди однаково, незалежно від того, рухаються вони покоятся в даній інерціальній системі відліку.
Електричне поле, створюване нерухомими зарядами - електростатичне. Його характеристиками є напруженість і потенціал.
Електричне поле взаємодіє з зарядом. Енергія цієї взаємодії - потенційна.
Потенціал електричного поля - скалярна величина, енергетична характеристика, що дорівнює відношенню потенційної енергії пробного заряду до величини цього заряду.
Пробним називають той заряд, який суттєво не змінює поле, з яким взаємодіє (елементарний заряд -равний 1,6 * 10 -19 Кл).
Напруженість (силова характеристика) в даній точці електростатичного поля - векторна фізична величина, що дорівнює відношенню сили, що діє в даній точці поля, на точковий пробний заряд, до цього заряду. E = F / q. (E = F при q = 1). Од. виміру 1 В / м = 1 Дж / (м * Кл) = 1Н / м або Н / кл
У кожній точці поля напруженість має певне значення і залежить від координат. У разі змінних полів вона залежить і від часу.
Напрямок вектора Е збігається з на-правлінням сили, що діє на «+» заряд. Якщо поле створюється «-» зарядом, то вектор Е спрямований до заряду і протівонаправлени силі. Лінії напруженості починаються у «+» зарядів (або в нескінченності) і закінчуються у «-» зарядів. По густоті ліній можна судити про величину Е
Різні заряди однойменні заряди пластина
Картина буде більш наочною, якщо малювати не вектори в окремих точках, а безперервні лінії, дотичні до яких в кожній точці збігаються з напрямом вектора напруженості. Ці лінії називаються лініями напруженості або силовими лініями електричного поля. За направлення силових ліній приймається напрямок вектора Е.
Напруженість поля збільшується в міру наближення до заряду, а силові лінії при цьому згущуються.
Лінії напруженості електростатичних полів не замкнуті. Відзначимо, що напруженість поля в діелектрику менше, ніж у вакуумі через явища поляризації і, отже, густота силових ліній в діелектрику менше. Ставлення напруженості поля в вакуумі до напруженості в даному середовищі називають діелектричною проникністю речовини. Eвак. / E.
Напруженість електростатичного поля в металі дорівнює нулю, так як поле вільних зарядів, що існують в ньому, через досить короткий проміжок часу врівноважить зовнішнє поле і струм в металі буде дорівнює нулю. Тому силові лінії в метал не проникають.
Однорідним називається електростатичне поле, в усіх точках якого напруженість однакова за величиною і напрямком
Електрична сила (Кулонівська) - сила, з якою електричне поле діє на внесений в нього електричний заряд незалежно від того, рухається він чи спочиває в даній інерціальній системі відліку.
Підносимо заряджену «+» паличку до зарядженої «-» гільзі. У міру наближення палички кут відхилення гільзи буде збільшуватися. Отже, чим ближче розташовані тіла, тим сильніше дія поля.
Закон взаємодії електричних зарядів (закон Кулона) - два точкових нерухомих заряду взаємодіють у вакуумі з силою, прямо пропорційній добутку їх зарядів і обернено квадрату відстані між ними, де - коефіцієнт пропорційності, - заряди, - відстань між ними.
Межі застосування закону Кулона -
1. Заряджені тіла повинні бути точковими. Якщо ж розміри і відстані сумірні, то необхідно подумки «розбити» тіло на такі малі обсяги, щоб кожен з них відповідав умові точечності. Підсумовування сил, що діють між елементарними обсягами заряджених тіл, дає можливість визначити електричну силу.
2. Заряджені тіла повинні бути нерухомими, тому що при русі заряджених тіл проявляється дія магнітного поля, що виникає в результаті цього руху.
Якщо на тіло діє кілька сил, то за законами механіки Ньютона результуюча сила дорівнює їх геометричній сумі. У нашому випадку - тілом є електричний заряд. На електричні заряди діють сили з боку поля. Якщо при накладенні в просторі полів від декількох зарядів ці поля не впливають один на одного, то результуюча сила з боку всіх полів на заряд повинна бути дорівнює геометричній сумі сил з боку кожного поля. Це означає, що напруженості полів складаються геометрично, так як напруженості прямо пропорційні силам.
Для визначення напруженості поля треба подумки розділити на маленькі елементи, кожен з яких можна вважати точковим. Визначити заряди всіх цих елементів і знайти напруженості полів, створених усіма ними в заданій точці. Після цього геометрично скласти напруженості від всіх елементів і знайти результуючу.
Поля, що задовольняють цим принципом, називають лінійними. Тобто у них немає взаємодії між окремими ділянками, поле не діє саме на себе. Гравітаційне поле - нелінійно, як і поля взаємодії кварків.