ЕЛЕКТРИЧНЕ ПОЛЕ ТОЧКОВИХ ЗАРЯДІВ. ПОТІК НАПРУЖЕНОСТІ ЕЛЕКТРИЧНОГО ПОЛЯ.
ВВЕДЕННЯ ПОНЯТТЯ ТОЧКОВОГО ЗАРЯДУ закону Кулона точковими Розрахунок електричних полів на основі закону Кулона застосовується тоді, коли електричні заряди тіл можна розглядати зосередженими в досить малому об'ємі, тобто вважати заряджені тіла точковими. точкові заряди електрично заряджена матеріальна точка Отже, точкові заряди - це абстракція, що вводиться для спрощення опису поля зарядженого тіла або системи тіл. Іноді також визначається як електрично заряджена матеріальна точка. розмірами можна знехтувати При практичних розрахунках точковий заряд це заряд, розмірами носія якого в порівнянні з відстанню, на якому розглядається електростатична взаємодія, можна знехтувати.
ЕЛЕКТРИЧНЕ ПОЛЕ. ЕЛЕКТРОСТАТИЧНЕ ПОЛЕ Поле електростатичним пробний точковий позитивний заряд Поле - одна з форм існування матерії. Поле можна досліджувати, описувати його силові, енергетичні й ін. властивості. Поле, створюване нерухливими електричними зарядами, називається електростатичним. Для дослідження електростатичного поля використовують пробний точковий позитивний заряд - такий заряд, який не спотворює досліджуване поле (не викликає перерозподіл зарядів).
q q 1 F 1 q 2 Якщо в поле, створюване зарядом q, помістити пробний заряд q 1 на нього буде діяти сила F 1, причому величина цієї сили залежить від величини заряду, що міститься в даній точці полю. Якщо в тугіше точку помістити заряд q 2, то сила Кулона F 2 ~ q 2 F 2 ~ q 2 і т.д. постійна Однак, відношення сили Кулона до величини пробного заряду, є величина постійна для даної точки простору напруженістюсиловою характеристикою електростатичного поля і характеризує електричне поле в тій точці, де перебуває пробний заряд. Ця величина називається напруженістю і є силовою характеристикою електростатичного поля.
НАПРУЖЕНІСТЬ ЕЛЕКТРИЧНОГО ПОЛЯ Напруженість поля Напруженість поля – це векторна величина, чисельно рівна силі, що діє на одиничний позитивний точковий заряд, поміщений у дану точку поля. Напрямок вектора напруженості збігається з напрямком дії сили.
Визначимо напруженість поля, створюваного точковим зарядом q на деякій відстані r від нього у вакуумі
ПОТІК НАПРУЖЕНОСТІ ЕЛЕКТРИЧНОГО ПОЛЯ М.Фарадеєм Метод зображення електростатичного поля за допомогою ліній напруженості запропоновано видатним англійським фізиком М.Фарадеєм (I791- I867pp.) Лінією напруженості потоку напруженості Лінією напруженості, або силовою лінією, називають лінію, дотична до якої в будь-якій точці збігається з напрямом напруженості. Ці лінії напрямлені від позитивних зарядів (або з нескінченності) до негативних зарядів (або сягають у нескінченність). Домовились проводити лінії напруженості з такою густотою, щоб кількість ліній, які пронизують одиницю площі поверхні, перпендикулярної до ліній напруженості, чисельно дорівнювала б модулю напруженості. Якщо лінії напруженості визначено таким чином, то можна ввести поняття потоку напруженості.
ПОТІК НАПРУЖЕНОСТІ Потоком напруженості S Потоком напруженості через поверхню S називають фізичну величину, яка чисельно дорівнює кількості ліній напруженості, які пронизують цю поверхню. S Потік силових ліній однорідного електричного поля через площину S, нормаль до якої дорівнює, записують так: (1.6) (де )
Для того, щоб визначити потік напруженості неоднорідного електричного поля через поверхню довільної форми, застосовують такий прийом (використовуючи формулу (1.6)): розбивають поверхню на елементарні поверхні, такі малі, щоб кожну з них можна було б вважати плоскою, а поле в межах поверхні було б однорідним. Тоді потік через поверхню дорівнює: Знаходячи суму потоків по всій поверхні, визначимо
Якщо поверня замкнута, то за додатний напрям нормалі беруть напрям зовнішньої нормалі, a потік напруженості через таку поверхню дорівнює (знак означає, що інтегрування ведуть по замкнутій поверхні): На рисунку показано, що потік ліній, які входять до поверхні від'ємний ( ), а потік ліній, які виходять з поверхні - додатний ( ).
ДЯКУЄМО ЗА УВАГУ!