Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона.
Точечным называется заряд, сосредоточенный на теле, линейные размеры которого пренебрежимо малы по сравнению с расстоянием до других заряженных тел, с которыми он взаимодействует. Понятие точечного заряда, как и материальной точки, является физической абстракцией.
Закон Кулона:сила взаимодействия F между двумя неподвижными точечными зарядами, находящимися в вакууме, пропорциональна зарядам Q1 и Q2 и обратно пропорциональна квадрату расстояния r между ними:
где k — коэффициент пропорциональности, зависящий от выбора системы единиц.
Сила F направлена попрямой, соединяющей взаимодействующие заряды, т. е. является центральной, и соответствует притяжению (F<0) в случае разноименных зарядов и отталкиванию (F>0) в случае одноименных зарядов. Эта сила называется кулоновской силой. В векторной форме закон Кулона имеет вид
(78.1)
где F12 — сила, действующая на заряд Q1 со стороны заряда Q2,r12 — радиус-вектор, соединяющий заряд Q2 с зарядом Q1, r= |r12| (рис. 117). На заряд Q2 со стороны заряда Q1 действует сила F21 = –F12.
В СИ коэффициент пропорциональности равен
Тогда закон Кулона запишется в окончательном виде:
(78.2)
Величина e0 называется электрической постоянной; она относится к числу фундаментальных физических постоянных и равна
(78.3)
гдефарад (Ф) — единица электрической емкости (см. § 93). Тогда
|
|
|
Электрическое поле, его характеристики. Напряженность электрического поля. Принцип суперпозиции полей.
Взаимодействие между зарядами (согласно современным представлениям) осуществляется посредством электрического поля. Если заряды неподвижны, то поле называют электростатическим. Любой электрический заряд q создает в окружающем его пространстве электрическое поле (изменяет свойства этого пространства). Электрическое поле проявляет себя в том, что помещенный в любую точку этого поля «пробный» заряд испытывает действие кулоновской силы со стороны этого поля.
Основной количественной характеристикой электрического поля является вектор напряженности E → . Напряженность электростатического поля − физическая величина, действующая на единичный, положительный точечный неподвижный пробный заряд. На основании опытов установлено, что напряженность электрического поля и кулоновская сила, действующая на внесенный в это поле пробный заряд, связаны соотношением
где E → − вектор напряженности электростатического поля в данной точке. Напряженность поля E → неподвижного точечного заряда q в вакууме на расстоянии r от него E
|
|
|
или по модулю
где r − расстояние от заряда q, создающего электрическое поле, до точки пространства, в которой определяется напряженность этого поля (рис. 3).
Если заряд находится в безграничной среде с диэлектрической проницаемостью ε, то
В электрическом поле, создаваемом неподвижным точечным зарядом, сила, действующая на внесенный пробный заряд, не зависит от того, покоится пробный заряд или Рис. 3 движется. Это относится и к системе неподвижных зарядов. Напряженность в СИ измеряется в вольтах на метр (В/м). Если мы имеем систему точечных неподвижных зарядов, то можно определить напряженность E → результирующего электрического поля в произвольной точке этого поля (принцип суперпозиции). Вектор напряженности поля системы точечных неподвижных зарядов равен векторной сумме напряженности полей, созданной каждым из зарядов в отдельности, т. е.
При́нципсуперпози́ции —один из самых общих законов во многих разделах физики. В самой простой формулировке принцип суперпозиции гласит:
результат воздействия на частицу нескольких внешних сил есть векторная сумма воздействия этих сил.
Наиболее известен принцип суперпозиции в электростатике, в которой он утверждает, что напряженность электростатического поля, создаваемого в данной точке системой зарядов, есть сумма напряженностей полей отдельных зарядов.
|
|
|
Дата добавления: 2018-08-06; просмотров: 532; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!