ЕЛЕКТРИКА Й ЕЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ

ЕЛЕКТРОСТАТИКА. ЕЛЕКТРИЧНЕ ПОЛЕ У ВАКУУМІ

 

§1 Атомістичність заряду. Елементарний заряд.

Закон збережень заряду

 

 Під зарядами розуміють фізичну властивість елементарної зараженої частинки впливати на іншу заряджену частку, Незважаючи на величезну різноманітність речовин у природі існують тільки два типи електричних зарядів : позитивні, які виникають, наприклад, на склі при терті його шкірою, і негативні - на ебоніті, потертому про мех.

Однойменні заряду відштовхуються, різнойменні  - притягаються.

Електричний заряд дискретний, тобто заряд будь-якого тіла становить ціле кратне від елементарного електричного заряду: q = n е, де n -позитивне ціле, е - заряд електрона е=-1,6·10-19 Кл.

Електрон - носій елементарного негативного заряду. Протон - ядро атома водню  - носій елементарного позитивного заряду, До складу атома водню входить   один електрон і один протон. Атом водню, як і атоми всіх інших речовин  нейтральний, тобто сумарний позитивний  заряд атома рівний сумарному негативному заряду Zр = Zе. Атомістичність заряду полягає в тому, що елементарні негативні й позитивні заряди входять до складу атома й в ізольованому атомі їх завжди рівне число.

Усі тіла в природі здатні електризуватися, тобто здобувати (віддавати) електричний заряд. Електризація тіл може здійснюватися різними способами; зіткненням (тертям), електростатичною індукцією при приміщенні тіла в зовнішнє електричне поле ) і ін. Усякий процес електризації зводиться до розподілу зарядів, при якому на одному з тіл ( або частин тіла) з'являється надлишок позитивних зарядів, а на іншому ( або іншої частини тіла) - надлишок негативних зарядів. Загальна кількість зарядів обох знаків, що втримуються в тілах не змінюється,  заряди тільки перерозподіляються між тілами.

Електрично замкненоною називається система, що не обмінюється зарядами із зовнішніми тілами.

ЗАКОН ЗБЕРЕЖЕННЯ ЗАРЯДУ:

Алгебраїчна сума електричних зарядів будь-якої замкненої системи залишається незмінної, які б процесу не відбувалися б усередині цієї системи

По здатності пропускати електричний струм ( тобто переносити заряд) усі речовини діляться на провідники, напівпровідників і діелектрики.

ПРОВІДНИКИ тіла, у яких електричний заряд може переміщатися по всьому об'єму провідника. Опір провідників малий, а провідність велика.

Провідники діляться на дві групи:

провідники I роду – метали - носіями заряду є електрони. Надавання додаткового електричного заряду не приводить до хімічних змін речовини.

провідники II роду - розчини кислот, солей і їх розплави - носії заряду - електрони й іони; перенесення в них зарядів приводить до хімічних змін (електроліз).

ДІЕЛЕКТРИКИ (ізолятори) речовини, що  не проводять електричний струм (скло, повітря, пластмаси й ін.). Немає вільних зарядів як у провідниках, усі заряди зв'язані в молекулах діелектрика. Опір великий, провідність мала.

НАПІВПРОВІДНИКИ - за певних умов ( великі температури й електричні поля) здатні проводити електричний струм (германій, кремній, арсенід галію).

Одиниця виміру електричного заряду - Кулон - електричний заряд, що проходить через поперечний переріз провідника при силі струму 1 амперів за час 1 с.

 

§2 Закон Кулона

 

Точковими зарядами називаються заряджені тіла, розмірами яких можна знехтувати в порівнянні з відстанню між ними.

ЗАКОН КУЛОНА:

Два нерухомі точкові заряди взаємодіють із силою  F прямо пропорційною величині цих зарядів і обернено пропорційною квадрату відстані між ними.

           

 

 

Сила Кулона спрямована по прямій, що з'єднує взаємодіючі заряди, тобто є центральною. F < 0  для різнойменних зарядів (заряди притягаються); F > 0 для однойменних зарядів  (заряди відштовхуються).

Закон Кулона у векторній формі:

де  - сила, що діє на 1-й заряд з боку 2-го,

 - радіус-вектор, що з'єднує заряди 1 і 2.

ε0 -  електрична постійна; ε0 = 8,85·10-12 Ф/м:

Ф - фарад - одиниця виміру ємності;

ε - діелектрична проникність середовища, показує в скільки раз сила взаємодії між двома точковими зарядами в даному середовищі менше сили взаємодії у вакуумі, якщо відстань між зарядами не змінюється

 

ε показує ослаблення сили Кулона (і електростатичного поля) у середовищі по порівняння з вакуумом. [ε]=1.

 По третьому закону Ньютона      

До списку лекцій

Головна