ЕЛЕКТРОДИНАМІКА

 

1. ОСНОВИ ЕЛЕКТРОСТАТИКИ

 

1.3. ЕЛЕКТРИЧНЕ ПОЛЕ. ЕЛЕКРОСТАТИЧНЕ ПОЛЕ. НАПРУЖЕНІСТЬ ЕЛЕКТРИЧНОГО ПОЛЯ. ПРИНЦИП СУПЕРПОЗИЦІЇ ПОЛІВ

 

Електричне поле — це вид матерії (частковий випадок електромагнітного поля), основною особливістю якої є дія на тіла й частинки, що мають електричний заряд.

Розрізняють два основні види електричних полів: електростатичне і вихрове (індукційне).

Електростатичні поля — це електричні поля, які існують навколо нерухомих (у даній системі відліку) тіл або частинок, що мають електричний заряд.

Напруженість електричного поля () — силова характеристика поля. Це векторна величина, що дорівнює відношенню сили, з якою поле діє на пробний заряд, до величини цього заряду:

Пробний заряд — це точковий позитивний заряд, що вноситься в поле.

Сила, з якою діє електростатичне поле, називається кулонівською силою:

Лінії напруженості (силові лінії) електричного поля — неперервні лінії, дотичні до яких у кожній точці, через яку вони проходять, збігаються з вектором напруженості поля (рис. 2, а).

Лінії напруженості електростатичного поля починаються на позитивно зарядженому тілі і закінчуються на негативно зарядженому тілі (рис. 2, б).

Рис. 2

 

Принцип суперпозиції (накладання): напруженість поля системи зарядів дорівнює векторній сумі напруженостей полів, створюваних кожним із зарядів окремо:

Поля не взаємодіють, а накладаються. Заряди взаємодіють, оскільки поле одного заряду діє на інший, і навпаки (рис. З, а).

Напруженість поля точкового заряду:

Такий же вигляд має напруженість поля зарядженої сфери, де r — відстань від центра сфери (рис. З, б).

Рис. З

 

Напруженість поля нескінченної зарядженої плоскої поверхні (однорідне поле):

Поверхнева густина заряду (а) — це величина, що дорівнює електричному заряду, який припадає на одиницю площі поверхні (рис. 4):

 

Рис. 4

 

Для рівномірно різнойменно заряджених паралельних нескінченних площин напруженість подвоюється (рис. 5):

Рис. 5

 

У навколишньому просторі Е = 0.

Потік вектора напруженості (N) (рис. 6):

де α — кут між і нормаллю до площини S.

Рис. 6

 

Теорема Остроградського—Гаусса: потік вектора напруженості через будь-яку замкнену поверхню, яка оточує електричні заряди, дорівнює: