§3 Электростатическое поле. Напряженность электростатического поля Электрические заряды создай вокруг себя электрическое поле. Поле - одна из форм существования материи. Поле можно исследовать, описать его силовые, энергетические и др. свойства. Поле, создаваемое неподвижными электрическими зарядами, называется ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИМ. Для исследования электростатического поля используют пробный точечный положительный заряд - такой заряд, который не искажает исследуемое поле (не вызывает перераспределение зарядов). Если в поле, создаваемое зарядом q, поместить пробный заряд q1 на него будет действовать сила F1, причем величина этой силы зависит от величины заряда помещаемого в данную точку поля. Если в туже точку поместить заряд q2, то сила Кулона F2 ~ q2 и т.д. Однако, отношение силы Кулона к величине пробного заряда, есть величина постоянная для данной точки пространства F F1 F2 q ... N q1 q2 qN 4 0 r 2 и характеризует электрическое поле в той точке, где находится пробный заряд. Эта величина называется напряженностью E и является силовой характеристикой электростатического поля. НАПРЯЖЕННОСТЬ поля есть векторная величина, численно равная силе, действующей на единичный положительный точечный заряд, помещенный в данную точку поля F E q Н В E . Кл м Направление вектора напряженности совпадает с направлением действия силы. Определим напряженность поля, создаваемого точечным зарядом q на некотором расстоянии r от него в вакууме F E qq1 r , 4 0 r 2 r F q r . 2 q1 4 0 r r §4 Принцип суперпозиции полей. Силовые линии вектора Е Определим значение и направление вектора E поля, создаваемого системой неподвижных F, зарядов q1, q2, …qn. Результирующая сила действующая со стороны поля на пробный заряд q, равна векторной сумме сил Fi , приложении к нему со стороны каждого из зарядов qi F q r E . 2 q1 4 0 r r n F Fi i 1 Разделив на q, получим n E Ei . i 1 ПРИНЦИП СУПЕРП0ЗИЦИИ ( наложения) полей: Напряженность E результирующего поля, создаваемого системой зарядов, равна геометрической (векторной) сумме напряженностей полей, создаваемых в данной точке каждым из зарядов в отдельности. Электростатическое поле очень наглядно можно изображать с помощью линий напряженности или силовых линий вектора E . СИЛОВОЙ ЛИНИЕЙ вектора напряженности E называется кривая, касательная к которой в каждой точке пространства совпадает с направлением вектора E . Принцип построения силовых линий E : 1. Силовые линии вектора E начинаются на положительных зарядах и оканчиваются на отрицательных ( т.е. направлены от "+" к "-”). 2. Силовые линии вектора E подходят к поверхности зарядов под прямым углом. 3. Для количественного описания вектора Е силовые линии проводят с определенной густотой. Число линий напряженности, пронизывающих единицу площади поверхности, перпендикулярную линиям напряженности, должно быть равно модулю вектора E . ОДНОРОДНЫМ называется поле, у которого вектор E в любой точке пространства постоянен по величине и направлению, т.е. силовые линии вектора E параллельны и густота их постоянна во всех точках. Однородное поле + Неоднородное поле - Картина силовых линий изолированных точечных зарядов §4’ Диполь. Дипольный момент. Поле диполя ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ДИПОЛЕМ называется система двух, точечных разноименных зарядов (+ и -) находящихся на расстоянии ℓ. Вектор, направленный по оси диполя (прямой, проходящей через оба заряда) от отрицательного заряда к положительному и равный расстоянию между ними, называется ПЛЕЧОМ диполя . Вектор pe q совпадающий по направлению с плечом диполя и равный произведению заряда q на плечо называется электрическим моментом диполя pe или ДИПОЛЬНЫМ МОМЕНТОМ. По принципу суперпозиции полей напряженность Е поля диполя в произвольной точке E E E E - поле, создаваемое положительным зарядом, E - поле отрицательного заряда. Напряженность поля на продолжении оси диполя EA E E ; 1 q q 1 2q 1 2 p , т.к. r E A E E 2 2 3 2 4 0 4 0 r 3 4 0 r r r 2 2 1. Напряженность поля на перпендикуляре, восстановленном к оси из его середины EB E E ; 1 q E E 2 4 0 r Треугольник A’B’C’ подобен треугольнику ABC, т.к. равносторонние и три угла равны, следовательно, EB 2 E r 2 r 2 1 q 1 p EB E 2 . r 4 0 r r 4 0 r 3 Картина силовых линий диполя: -