§3 Електростатичне поле.

Напруженість електростатичного поля

 

 

Електричні заряди створюють навколо себе електричне поле. Поле - одна з форм існування матерії. Поле можна досліджувати, описати 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).

Якщо в поле, створюване зарядом q, помістити пробний заряд q1 на нього буде діяти сила F1, причому величина цієї сили залежить від величини заряду, що міститься в даній точці полю. Якщо в тугіше точку помістити заряд q2, то сила Кулона

         F2 ~ q2 і т.д.

Однак, відношення сили Кулона до величини пробного заряду, є величина постійна для даної точки простору

 

і характеризує електричне поле в тій точці, де перебуває пробний заряд. Ця величина називається напруженістю  і є силовою характеристикою електростатичного поля.

НАПРУЖЕНІСТЬ поля є 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 вакуум

 

 

                                                                                 

 

§4 Принцип суперпозиції полів.

Силові лінії вектора Е

 

Визначимо значення й напрямок вектора поля, створюваного системою нерухливих зарядів q1, q2, …qn.           Результуюча сила          , що діє з боку поля на пробний заряд q, дорівнює векторній сумі сил  , прикладених до нього з боку кожного із зарядів qi

 

 

Розділивши на q, одержимо

 

ПРИНЦИП СУПЕРП0ЗИЦІЇ ( накладення) полів:

Напруженість

результуючого поля, створюваного системою зарядів, рівна геометричної (векторної) сумі напруженостій полів, створюваних у даній точці кожним із зарядів окремо.

Електростатичне поле дуже наочне можна зображувати за допомогою ліній напруженості або силових ліній вектора .

СИЛОВОЮ ЛІНІЄЮ вектора напруженості  називається крива, дотична до якої в кожній точці простору збігається з напрямком вектора .

Принцип побудови силових ліній:

  1. Силові лінії вектора  починаються на позитивних зарядах і кінчаються на негативних ( тобто спрямовані від "+" до "-”).
  2. Силові лінії вектора  підходять до поверхні зарядів під прямим кутом.

3. Для кількісного опису вектора Е силові лінії проводять із певною густотою. Число ліній напруженості, що пронизують одиницю площі поверхні, перпендикулярну лініям напруженості, повинне бути рівним модулю вектора .

 

ОДНОРІДНИМ називається поле, у якого вектор  у будь-якій точці простору постійний по величині й напрямку, тобто силові лінії вектора  паралельні й густота їх постійна у всіх точках.

 

Неоднорідне поле

 

Однорідне поле

                                               

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Картина силових ліній ізольованих точкових зарядів

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


§4’ Диполь.

Дипольний момент.

Поле диполя

 

ЕЛЕКТРИЧНИМ ДИПОЛЕМ називається система двох, точкових різнойменних зарядів (+ і -), що перебувають на відстані l.

Вектор, спрямований по осі диполя  (прямій, що проходить через обоє заряди) від негативного заряду до позитивного й дорівнює відстані між ними, називається ПЛЕЧЕМ диполя

.

Вектор

співпадаючий по напрямку із плечем диполя й дорівнює добутку заряду q на плече називається електричним моментом диполя  або ДИПОЛЬНИМ МОМЕНТОМ.

 


За принципом суперпозиції полів напруженість Е поля диполя в довільній точці

 

 - поле, створюване позитивним зарядом,  - поле негативного заряду.

 Напруженість поля на продовженні осі диполя

 

 т.к.

 

 

  1. Напруженість поля на перпендикулярі, відновленому до осі з його середини

 

Трикутник A'B'C’ подібний  трикутника ABC, тому що рівносторонні й три кути рівні, отже,

   

 

 

 

 

Картина силових ліній диполя:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

До списку лекцій

Головна