Електростатика

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук

Електростатика – розділ електрики, який вивчає взаємодію статичних, тобто нерухомих електричних зарядів в електростатичному полі.

"Статика" тут в певному розумінні означає ігнорування динамічної складової взаємодії електричних зарядів. Електростатика має справу з такими поняттями, як електричне поле (електростатичне поле), електростатичний потенціал, заряд, але не включає у розгляд такі фізичні явища, як електричний струм та магнетизм.

Основні поняття та закони електростатики[ред.ред. код]

Електричний заряд[ред.ред. код]

Електричний заряд є фундаментальною властивістю елементарних частинок. Електричний заряд буває позитивним та негативним. Взаємодія частинок однойменного заряду призводить до їх відштовхування, різнойменного – до притягання.

Будь-який заряд є кратним елементарному заряду (заряду електрона), який дорівнює

 e = 1,6\cdot 10^{-19} Кл

Закон Кулона[ред.ред. код]

Кількісно взаємодію заряджених тіл визначає основний закон електростатики, закон Кулона. Він справедливий для точкових зарядів, розмірами яких, за аналогією з поняттям матеріальної точки в класичній механіці, можна знехтувати для даної фізичної задачі.

Математичний вигляд закону для двох точкових зарядів (q_1, q_2 \,) у системі СІ такий:

\mathbf{F}_1(2) = \frac{q_1 q_2}{4 \pi \varepsilon_0 r_{12}^2}\frac{\mathbf{r}_{12}}{|\mathbf{r}_{12}|}=-\mathbf{F}_2(1),

де  \varepsilon_0 - електрична стала.

У системі СГС ця формума має вигляд:

\mathbf{F}_1(2) = \frac{q_1 q_2}{r_{12}^2}\frac{\mathbf{r}_{12}}{|\mathbf{r}_{12}|}=-\mathbf{F}_2(1)

Із закону Кулона виводиться теорема Гауса, зручніша для використання при знаходженні конфігурації електричного поля в багатьох електростатичних задачах.

Напруженість електричного поля[ред.ред. код]

Напруженість електричного поля – це його силова характеристика, що дорівнює силі, з якою поле діє на пробний одиничний заряд.

Електричний потенціал[ред.ред. код]

Електричне поле також зручно характеризувати електричним потенціалом  \varphi , який дорівнює потенційній енергії одиничного пробного заряду, поміщеного в дану точку простору.

Фізичні тіла в електричному полі[ред.ред. код]

Нейтральні тіла реагують на присутність зарядів по різному в залежності від їхньої здатності проводити електричний струм. У провідниках в електричному полі відбувається перерозподіл поверхневих зарядів. Це явище називається електростатичною індукцією. У рівноважному стані після затухання перехідних струмів всі точки провідника мають однаковий електростатичний потенціал - статичне електричне поле в провідник не проникає.

Діелектрики в електричних полях поляризуються. При цьому електричні поля проникають у діелектрик, але зменшуються. Сили, що виникають при взаємодії двох електричних зярядів, поміщених в діелектричне середовище, дорівнюють:

\mathbf{F}_1(2) = \frac{q_1 q_2}{\varepsilon r_{12}^2}\frac{\mathbf{r}_{12}}{|\mathbf{r}_{12}|}=-\mathbf{F}_2(1) (система СГС).

Величина  \varepsilon , що описує це зменшення, називається діелектричною сталою середовища.

Література[ред.ред. код]

  1. Боргман, «Основания учения об электрических и магнитных явлениях» (т. I);
  2. Maxwell, «Treatise on Electricity and Magnetism» (т. I);

Див. також[ред.ред. код]


Фізика Це незавершена стаття з фізики.
Ви можете допомогти проекту, виправивши або дописавши її.