Взаимодействие зарядов. Электрическое поле

 Взаимодействие зарядов. Электрическое поле

Закон взаимодействия точечных зарядов (закон Кулона) имеет следующий вид:

в системе СГСЭ

1)

в системе СИ

2)

где

F	—	сила взаимодействия;
q1 и q2	—	величины зарядов;
εa	—	абсолютная диэлектрическая проницаемость среды;
r	—	расстояние между точечными зарядами.

Численное значение ε_a можно выразить в относительных единицах (по отношению к абсолютному значению диэлектрической проницаемости вакуума ε₀).

Величина ε = ε_a / ε₀ называется относительной диэлектрической проницаемостью; она показывает, во сколько раз взаимодействие между зарядами в безграничной однородной среде меньше, чем в вакууме; ε = ε_a / ε₀ часто называется просто диэлектрической проницаемостью.

Численное значение величины ε₀ и ее размерность зависят от выбора системы единиц; значение ε от выбора системы единиц не зависит.

В системе СГСЭ ε₀ = 1 (эта величина является четвертой основной единицей); в системе СИ

3)

(в этой системе ε₀ является производной величиной).

В системе СГСЭ за единицу заряда принимают величину такого заряда, который действует в вакууме на равный ему заряд, удаленный на 1 см, с силой в 1 дин. В системе СИ единицей заряда является кулон (Кл):

1 Кл = 2,99793·10⁹ ед.зар. СГСЭ ≅ 3·10⁹ ед.зар. СГСЭ.

Элементарный заряд е = 4,8·10^-10 ед.зар. СГСЭ.

Если в пространстве обнаруживается действие сил на неподвижные электрические заряды, то говорят, что в нем существует электрическое поле.

Электрически заряженные тела всегда окружены электрическим полем. Поле неподвижных зарядов называют электростатическим. Напряженность электрического поля в данной точке численно равна силе, действующей на единичный положительный заряд, помещенный в эту точку:

4)

Напряженность – величина векторная. Направление вектора напряженности совпадает с направлением силы, действующей па положительный заряд. Напряженности полей двух и более различных электрических зарядов складываются по правилу параллелограмма, т. е. векторно.

Все последующие формулы даны в системе СГСЭ и СИ.

Напряженность электрического поля точечного заряда

5)

где

r

—

расстояние от точки, в которой определяется напряженность, до точки, в которой помещен заряд g.

Напряженность электрического поля равномерно заряженной плоскости

6)

где

σ

—

величина заряда, приходящаяся на единицу поверхности.

Напряженность электрического поля равномерно заряженного шара

7)

где

r

—

расстояние от точки, в которой определяется напряженность, до центра шара.

Напряженность электрического поля заряженного цилиндра

8)

где

q'	—	заряд, приходящийся на единицу длины цилиндра;
r	—	расстояние от точки, в которой определяется напряженность, до оси цилиндра.

Векторная величина D = ε_aE называется индукцией электрического поля.

Линия, касательная в каждой точке которой совпадает с направлением вектора напряженности, называется силовой линией электрического поля. Расположение силовых линий в электрических полях различной структуры показано на рис.1-3.

Рис.1. Силовые линии поля точечного электрического заряда

Рис.2. Силовые линии: а) поля двух разноименных точечных зарядов; б) поля двух одноименных точечных зарядов

Рис.3. Электрическое поле плоского конденсатора