Напряженность электрического поля. Вся совокупность электрических и магнитных явлений есть следствие движения и взаимодействия зарядов
Вся совокупность электрических и магнитных явлений есть следствие движения и взаимодействия зарядов. Имеется два вида электрических зарядов: положительные и отрицательные.
Электрические заряды взаимодействуют друг с другом, причем одноименные заряды отталкиваются, а разноименные притягиваются. Сила, с которой происходит взаимодействие двух точечных неподвижных электрических зарядов в вакууме, определяется по закону Кулона:
,
где q1 и q2 – взаимодействующие заряды, - расстояние между зарядами, = 9·109 м/Ф – коэффициент в системе СИ, ε0= 8,85·10-12Ф/м – электрическая постоянная. При изменении положения заряда q1 сила F12будет изменяться, как по модулю, так и по направлению. Обычно говорят, что заряд q1 находится в поле, созданном зарядом q2.
Это поле называется электростатическим. Силовой характеристикой электростатического поля является вектор напряженности электрического поля Е:
. (1.1)
Подставив в эту формулу закон Кулона, получим напряженность электростатического поля точечного заряда:
.
Принцип суперпозиции: напряженность поля системы точечных зарядов равна векторной сумме напряженностей полей, которые создают каждый из зарядов в отдельности:
Для упрощения математических расчетов во многих случаях удобно игнорировать дискретную структуру зарядов (электроны, ядра), и условно считать, что они имеют непрерывное распределение в пространстве с некоторой плотностью:
– линейная плотность зарядов, если заряды распределены вдоль линии l.
– поверхностная плотность зарядов, если заряды распределены по поверхности S.
– объемная плотность зарядов, если заряды распределены в объеме V.
Потенциал
Взаимодействие тел характеризуют силой и энергией. Отсюда две характеристики электростатического поля: Е – силовая характеристика и φ –энергетическая характеристика электростатического поля.
(1.2)
Потенциал – это величина, численно равная потенциальной энергии единичного положительного заряда q′ в данной точке поля.
W - потенциальная энергия поля точечного заряда,
q – заряд, создающий электростатическое поле,
q′ – пробный заряд, который перемещается под действием сил поля, создаваемого зарядом q, из точки 1 в точку 2.
При этом совершается работа:
Из механики известно, что работа консервативныхсил равна убыли потенциальной энергии:.
Следовательно, –(1.3)
потенциальная энергия поля точечного заряда. Подставив формулу (1.3)в (1.2), получим потенциал поля точечного заряда:
.
Потенциал – скалярная величина.
Потенциал поля системы зарядов (или системы заряженных тел) равен сумме потенциалов полей, создаваемых каждым зарядом (или заряженным телом) в отдельности:
Дата добавления: 2016-02-16; просмотров: 552;