Взаимодействие заряженных тел в концепции электрического поля.
ТЕМА 1.1. ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ
1. Понятие электрического поля.
2. Напряжённость электрического поля.
3. Силовые линии.
4. Электростатические цепи.
5. Ёмкость и электрическая энергия конденсатора.
6. Способы соединения конденсаторов, их расчёт при различных способах соединения.
Электрический заряд – это физическая величина, характеризующая свойство частиц или тел вступать в электромагнитные силовые взаимодействия.
Впервые закон взаимодействия неподвижных зарядов был открыт французским физиком Ш. Кулоном в 1785 г. В опытах Кулона измерялось взаимодействие между шариками, размеры которых много меньше расстояния между ними. Такие заряженные тела принято называть точечными зарядами.
На основании многочисленных опытов Кулон установил следующий закон:
Силы взаимодействия неподвижных зарядов прямо пропорциональны произведению модулей зарядов и обратно пропорциональны квадрату расстояния между ними:
Взаимодействие неподвижных электрических зарядов называют электростатическим или кулоновским взаимодействием
Закон Кулона справедлив для точечных заряженных тел.
Коэффициент пропорциональности k в законе Кулона зависит от выбора системы единиц. В Международной системе СИ за единицу заряда принят кулон (Кл).
Кулон – это заряд, проходящий за 1 с через поперечное сечение проводника при силе тока 1 А. Единица силы тока (ампер) в СИ является наряду с единицами длины, времени и массы основной единицей измерения.
|
|
|
Коэффициент k в системе СИ обычно записывают в виде:
|
где ε0 – электрическая постоянная.
|
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ
Ключевые понятия:
· дальнодействие, близкодействие
· электрическое поле, электростатическое поле
· напряженность электрического поля
Известно, что заряженные тела взаимодействуют (рис. 1), даже когда они не контактируют, то есть электрическая сила действует на расстоянии.
Рис. 1. Взаимодействие положительно заряженных шаров.
Но как именно каждый из шаров узнает о существовании другого? Попытки ответить на этот вопрос разделили ученых на два лагеря: одни придерживались концепции дальнодействия, другие были сторонниками теории близкодействия.
Дальнодействие — это концепция, согласно которой действие передается мгновенно, независимо от расстояния между телами и наличия какой-либо среды между ними. Таким образом, согласно этой теории два электрически заряженных тела воздействуют друг на друга напрямую, без какого-либо посредника. Эта точка зрения была особенно популярна после открытия Исааком Ньютоном закона всемирного тяготения.
Близкодействие, или принцип локальности − концепция, в рамках которой для взаимодействия тел на расстоянии необходима особая среда, передающая воздействие. При рассмотрении электрического взаимодействия эту среду называют электрическим полем.
|
|
|
Рис. 2 Майкл Фарадей Рис.3 Джеймс Клерк Максвелл
Победа теории близкодействия
Споры между сторонниками этих теорий велись на протяжении долгого времени, пока Майкл Фарадей и немного позже Джеймс Максвелл не склонили чашу весов в сторону представлений о близкодействии.
Стоит отметить, что обе теории прекрасно описывают все наблюдаемые явления, пока рассматриваются вопросы исключительно электростатики, то есть ситуации, в которых взаимодействуют неподвижные заряды. И если ограничиться этим кругом вопросов, то невозможно обоснованно предпочесть одну теорию другой. Однако представления об электрическом (и магнитном) полях позволяют с общих позиций описывать явления как электростатики, так и электродинамики, и такая универсальность обеспечила победу концепции близкодействия.
Согласно Фарадею, электрически заряженные частицы окружены электрическим полем, представляющим собой особый вид материи, который отличается от обычного вещества.
|
|
|
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ — это физическое поле, которое окружает каждый электрический заряд и оказывает силовое действие на другие заряды, притягивая их к заряду-источнику или отталкивая от него. Это поле нельзя почувствовать с помощью наших органов чувств. Обнаружить его можно только с помощью другого заряженного тела.
Взаимодействие заряженных тел в концепции электрического поля.
Рассмотрим для примера два одноименно заряженных шара А и В. Шар А не отталкивает шар В непосредственно, а создает в пространстве вокруг себя электрическое поле. И уже именно это поле, в которое, оказывается, как бы погружен шар В, воздействует на последний, отталкивая его от шара А.
В свою очередь шар В создает свое электрическое поле, которое окружает шар А и отталкивает А от В.
Другими словами, электрически заряженное тело действует на прочие заряженные тела через электрическое поле, которое само создает вокруг себя. Создавая электрическое поле в окружающем пространстве, заряд воздействию своего поля не подвергается; но электрические поля, созданные другими зарядами, действуют на него.
Электрическое поле, созданное неподвижными зарядами, называют электростатическим.
|
|
|
Дата добавления: 2022-11-11; просмотров: 22; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!