Закон кулона (векторний і скалярний вид), діапазон застосовності, узагальнення на випадок наявності середовища
Точковий електричний заряд, одиничний електричний заряд, елементарний електричний заряд. властивості заряду
Електричний заряд - це фізична величина, що характеризує властивість частинок або тіл вступати в електромагнітні силові взаємодії.
Електричний заряд звичайно позначається буквами q або Q.
Сукупність усіх відомих експериментальних фактів дозволяє зробити наступні висновки:
Існує два роду електричних зарядів, умовно названих позитивними і негативними.
Заряди можуть передаватися (наприклад, при безпосередньому контакті) від одного тіла до іншого. На відміну від маси тіла електричний заряд не є невід'ємною характеристикою даного тіла. Одне і те ж тіло в різних умовах може мати різний заряд.
Однойменні заряди відштовхуються, різнойменні - притягуються. У цьому також проявляється принципова відмінність електромагнітних сил від гравітаційних. Гравітаційні сили завжди є силами тяжіння.
Одиничний електричний заряд є стійким вихровим утворенням, в якому сконцентрована енергія упорядкованого вихрового руху квантів польовий середовища.
Елементарний електричний заряд - фундаментальна фізична стала, мінімальна порція (квант) електричного заряду. Дорівнює приблизно 1,602 176 565 (35) · 10 -19 Кл [1] в Міжнародній системі одиниць (СІ) (4,803 204 51 (10) · 10 -10 Фр в системі СГСЕ [2]). Тісно пов'язаний з постійної тонкої структури, яка описує електромагнітну взаємодію
2. Закон збереження електричного заряду;
У тілах, які знаходяться в спокої і електрично нейтральні, заряди протилежних знаків рівні за величиною і взаємно компенсують один одного. Коли відбувається електризація одних тел іншими, заряди переходять з одного тіла на інше, проте їх загальний сумарний заряд залишається колишнім.
В ізольованій системі тіл загальний сумарний заряд завжди дорівнює деякої постійної величини: q_1 + q_2 + # 8943; + q_n = const, де q_1, q_2, ..., q_n заряди тіл або частинок, що входять в систему.
Закон Кулона (векторний і скалярний вид), діапазон застосовності, узагальнення на випадок наявності середовища. Напрямок дії сили Кулона
Закон Кулона - сили взаємодії нерухомих зарядів прямо пропорційні добутку модулів зарядів і обернено пропорційні квадрату відстані між ними:
k - коефіцієнт пропорційності,
Векторний вигляд: (1)
В СІ коефіцієнт пропорційності дорівнює
Тоді закон Кулона буде в остаточному вигляді:
Закон Кулона застосуємо для точкових зарядів і для середовища, в якій відсутні вільні заряди. Якщо ж заряд неточечних, але розподілений за деякою поверхні або обсягу, тоді зазвичай ці поверхню і обсяг розбивають на безліч окремих елементів і заряд кожного елемента розглядають як точковий, а потім виробляють підсумовування впливів від всіх зарядів. Якщо ж у зовнішньому середовищі будуть присутні вільні заряди, вони під дією електричного поля основного заряду так розподіляться за обсягом, що створять власне електричне поле, яке компенсує поле основного заряду
4. Принцип суперпозиції;
Принцип суперпозиції - один з найбільш загальних законів у багатьох розділах фізики - результат впливу на частку декількох зовнішніх сил або сума результатів впливу кожної з сил.
У електростатики - електростатичний потенціал, створюваний в даній точці системою зарядів, є сума потенціалів окремих зарядів.
Принцип суперпозиції може приймати і інші формулювання, які повністю еквівалентні наведеної вище:
· Взаємодія між двома частинками не змінюється при внесенні третьої частки, також взаємодіє з першими двома.
· Енергія взаємодії всіх частинок в багаточастинкових системі є просто сума енергій парних взаємодій між усіма можливими парами частинок. В системі немає багаточасткових взаємодій.
· Рівняння, що описують поведінку Багаточасткові системи, є лінійними за кількістю частинок.
Саме лінійність фундаментальної теорії в даній області фізики є причина виникнення в ній принципу суперпозиції.
Тобто якщо додаток велічінв A викликала відповідь X, і веденная величина B викликає відповідь Y тоді, вхід (+ B) виробляє відповідь (X + Y).
Математично, для всіх лінійних систем F (x) = y, то, де x - є стимул (вхід) і y, - свого роду відповідь (результат) у вигляді суперпозиції (тобто, суми) стимулів, що призводить до суперпозиції відповідних відповідей :
В математиці, це взаємовідношення швидше за все згадується як адитивність. У найреальніших випадках, адитивність F має на увазі, що це - лінійна траєкторія, яку також називають лінійною функцією або лінійним оператором.
Цей принцип має багато застосувань у фізиці і різних розробках, тому що багато фізичних систем можуть бути змодельовані як лінійні системи. Наприклад, промінь може бути змодельовано як лінійна система, де стимул входу - вплив променем, і відповідь середовища входу - відхилення променя. Оскільки фізичні системи взагалі тільки приблизно лінійні, принцип суперпозиції - тільки наближення істинного фізичного поведінки; це забезпечує розуміння в справі виробництва і експлуатації в області цих систем.
Принцип суперположенія стикається з будь-якої лінійної системою, включаючи алгебраїчні рівняння, лінійні диференціальні рівняння, і системами рівнянь тих форм. Стимули і відповіді могли бути числами, функціями, векторами, векторними областями, змінними часом сигналами, або будь-яким іншим об'єктом, який виражає результат певної аксіоми. Відзначте, що, коли вектори або векторні області, залучені в стан суперпозиції, розглядаються як векторна сума. [1]