Электростатика Электродинамика – раздел физики, изучающий электромагнитное взаимодействие электрически заряженных частиц и тел. Электростатика – раздел электродинамики, в котором изучаются взаимодействие и свойства неподвижных электрически заряженных частиц и тел, а так же их полей. Электрический заряд Q, q – скалярная физическая величина, характеризующая свойство некоторых частиц или тел вступать в электромагнитное взаимодействие. Единица измерения – 1 Кл (кулон) = 1 А . с Электромагнитные силы – силы притяжения и отталкивания, возникающие между электрически заряженными частицами и телами. Два вида электрических зарядов: позитрон (+) и электрон (-) q инвариантен – его величина не зависит от системы отсчета, т.е. не зависит от того, движется он или покоится. q дискретен - заряд любого тела составляет целое число, кратное элементарному заряду е = 1,6 . 10-19 Кл . q аддитивен заряд любой системы тел (частиц) равен сумме зарядов тел ( частиц), входящих в систему. Закон сохранения заряда Алгебраическая сумма электрических зарядов любой замкнутой системы остается неизменной, какие бы процессы не происходили внутри данной системы. n Q Qi const i 1 Замкнутая система – это систему, обменивается зарядами с внешними телами. которая не Точечный заряд – заряженное тело, размеры которого много меньше расстояний до других заряженных тел, с которыми оно взаимодействует Закон Кулона Модуль силы взаимодействия F между двумя неподвижными точечными зарядами q1 и q2 , находящимися в вакууме, прямо пропорционален произведению модулей зарядов q1 и q2, и обратно пропорционален квадрату расстояния r между ними: 𝒒𝟏 𝒒𝟐 𝑭=𝒌∙ 𝟐 𝒓 k - коэффициент пропорциональности 𝜀0 - электрическая постоянная 2 Н м k 9 10 9 ( ) 2 40 Кл 1 2 Кл 0 8,85 10 12 ( ) 2 Нм Закон Кулона для точечных зарядов, находящихся в диэлектрической среде (веществе) 𝒒𝟏 𝒒𝟐 𝑭=𝒌∙ 𝜺 ∙ 𝒓𝟐 где ε - диэлектрическая проницаемость среды – безразмерная величина, показывающая во сколько раз сила взаимодействия зарядов в среде F меньше, чем в вакууме F0 𝑭𝟎 𝜺= 𝑭 Решение задач Задача 1. На каком расстоянии друг от друга заряды 1 мкКл (обозначим 𝑞1 ) и 10 нКл (обозначим 𝑞2 ) взаимодействуют в вакууме с силой 9 мН (обозначим F)? Дано: 𝑞1 = 1 мкКл = 10−6 Кл 𝑞2 = 10 нКл = 10−8 Кл 𝐹 = 9 мН = 9 ∙ 10−3 Н Найти: 𝑟−? Решение Решение задач Задача 2. Во сколько раз надо изменить расстояние между зарядам (обозначим 𝑞1 и 𝑞2 ) и при увеличении одного из них в 4 раза (обозначим 𝑞1 = 4𝑞1 ), чтобы сила взаимодействия осталась прежней (обозначим 𝐹1 = 𝐹2 )? Дано: Решение 𝑞1 и 𝑞2 𝑞1 = 4𝑞1 𝑞2 = 𝑞2 𝐹1 = 𝐹2 Найти: 𝑟2 𝑟1 -? Решение задач Задача 3. Два шарика, расположенные на расстоянии 10 см (обозначим r) друг от друга, имеют одинаковые отрицательные заряды (обозначим 𝑞1 = 𝑞2 = 𝑞 ) и взаимодействуют с силой 0,23 мН (обозначим F). Найти число (обозначим N) избыточных электронов на каждом шарике. Заряд электрона равен 𝑒 = 1.6 ∙ 10−19 Кл Дано: 𝑞1 = 𝑞2 = 𝑞 r = 10 см = 0,1 м 𝐹 = 0,23 мН = 2,3 ∙ 104 Н 𝑒 = 1.6 ∙ 10−19 Кл Найти: 𝑁 −? Решение Решение задач Задача 4. Заряды 10 и 16 нКл расположены на расстоянии 7 мм друг от друга. Какая сила будет действовать на заряд 2 нКл, помещенный в точку, удаленную на 3 мм от меньшего заряда и на 4 мм от большего? Дано: q1 = 10 нКл = 10−8 Кл q2 = 16 нКл = 1,6 ∙ 10−8 Кл q3 = 2 нКл = 2 ∙ 10−9 Кл 𝑟1 = 7 мм = 7 ∙ 10−3 м 𝑟2 = 3 мм = 3 ∙ 10−3 м 𝑟3 = 4 мм = 4 ∙ 10−3 м Найти: 𝐹 −? Решение
