Раздел 1. Электростатика

№1. Дать понятие эл-кого заряда. Что такое аддитивность заряда?

Электрический заряд – это состояние тела, которое характеризуется силовым действием со стороны других заряженных тел(частиц). Заряды дискретны( =-1,602*10^-19Кл) – это элементарный заряд или заряд Кулона.

В природе встречаются заряды 2х знаков «-» и «+».

Заряд тела: q, Q;

Знак заряда: -q.

Аддитивностьзаряда - свойство заряда, заключающееся в том, что заряд можно разделить на несколько частей, при этом сам заряд будет равен сумме зарядов частей, на которые он разделен.

№2 Сформулировать з.Кулона.

Закон Кулона (точечный) описывает взаимодействие 2-х неподвижных зарядов в вакууме.

Точечный заряд – это заряженное тело, размерами которого можно пренебречь.

=r

_r= /r – это единичный вектор направления

Взаимодействие в замкнутой системе подчинено 3 з. Ньютона.

₁= - ₂

₂=k* * _r

k=1\4Пɛ₀

ɛ₀=8,85*10^-12; [Ф\м] – универсальная электрическая постоянная

q₁*q₂>0 если взаимодействую заряды одного знака, то они отталкиваются

q₁*q₂<0если разноимённых, тогда притягиваются

На практике взаимодействие проходит в системе зарядов и описывается с помощью принципа суперпозиции СИ.

N >>1

_q-?

Воспользуемся з. Кулона для qq_i:

Рассмотрим систему из 3х зарядов:

№3 Дать определение электрического поля.

Электрическое поле — это особый вид материи, которая существует вокруг электрически заряженных элементарных частиц (электроны и протоны). Через электрические поля передаётся воздействие одного электрического заряда (неподвижного) на иной неподвижный электрический заряд. Данное взаимодействие происходит в соответствии с известными законами Кулона.

Пусть q -неподвижный, а q₀может находиться где удобно и называется пробным зарядом.

Положение q₀, определяется

_q(M)= _q(F)= _q0(M)/q₀

a) ЭП порождается электрическим зарядом согласно: _q(M)= * _r

б) ЭП порождает себя силовым действием на заряд согласно: _q(0)=q₀

Размерность ЭП в СИ [E]=B/м=H/Кл, В=(кг*м²)/(А*с³)

Поле яв-сяцентральным или центрально симметричным:

Э л.поле начинается на положительном заряде и заканчивается на отрицательном.

№4 Сформулировать з. сохранения заряда.

З. сохранения заряда: алгебраическая сумма зарядов в любой электрической изолированной системе не изменяется.

№5Сформулировать принцип суперпозиции.

Результат воздействия на частицу нескольких внешних сил есть векторная сумма воздействия этих сил.

№6Изобразить картину поля Е следующих систем:

а) двух точечных зарядов +q и - q, +q и +q;????????

б) двух параллельных плоскостей с зарядами + σ и —σ, +σ и +σ.?????

№7Сформулировать и записать теорему Гаусса для зарядов в вакууме.

Поток вектора напряжённости электрического поля через любую произвольно выбранную замкнутую поверхность пропорционален заключённому внутри этой поверхности электрическому заряду.

Т. Гаусса для зарядов в вакууме:потоком эл. поля Е через поверхность Sназ-ют величину:

— суммарная величина заряда внутри этой поверхности

— электрическая постоянная.

№8Сформулировать и записать теорему о циркуляции поля Е.

Поскольку электростатическое поле является центральным, то силы, действующие на заряд в таком поле, являются консервативными. Так как представляет собой элементарную работу, которые силы поля производят над единичным зарядом, а работа консервативных сил на замкнутом пути равна нулю, то

Это утверждение называется теоремой о циркуляции поля E.

№9Дать определение потенциала и разности потенциалов.

Потенциал – это величина, численно равна потенциальной энергии единичного положительного заряда в данной точке.

Потенциал электростатического поля — скалярная величина, равная отношению потенциальной энергии заряда в поле к этому заряду:

- энергетическая характеристика поля в данной точке. Потенциал не зависит от величины заряда, помещенного в это поле.

Т.к. потенциальная энергия зависит от выбора системы координат, то и потенциал определяется с точностью до постоянной.

- следствие принципа суперпозиции полей (потенциалы складываются алгебраически).

Потенциал численно равен работе поля по перемещению единичного положительного заряда из данной точки электрического поля в бесконечность.

В СИ потенциал измеряется в вольтах:

Разность потенциалов:

Напряжение — разность значений потенциала в начальной и конечной точках траектории.

Напряжение численно равно работе электростатического поля при перемещении единичного положительного заряда вдоль силовых линий этого поля.

Разность потенциалов (напряжение) не зависит от выбора системы координат!

№10Записать выражения для поля и потенциала точечного заряда.

Поле точечного заряда:

Потенциал точечного заряда:

№11Определение диполя. Какие силы действуют на диполь во внешнем электрическом поле?

Эл.диполь – совокупность жестко закреплённых зарядов, равных по величине, но разных по знаку. На диполь действуют силы Кулона и вращательный момент. =