Электрическое поле. Полевая трактовка закона Кулона

1.

Электростатическое поле
2. Полевая трактовка закона Кулона
2.1. Электрическое поле

2.

Концепции взаимодействия
Дальнодействие:
концепция классической физики, согласно которой
физические взаимодействия передаются мгновенно без
участия какого-либо материального посредника
Близкодействие:
концепция классической физики, согласно которой
физические взаимодействия передаются через особую
материальную среду со скоростью, не превышающей
скорость света в вакууме
Физико-технический факультет
2

3.

Основные понятия
Электрическое поле
– это особый вид материи, одна из составляющих
электромагнитного поля, которое возникает вокруг
заряженных частиц и тел, а также при изменении в течение
времени магнитного поля
Электростатическое поле
– это особый вид материи, которое возникает вокруг
неподвижных заряженных частиц и тел
Физико-технический факультет
3

4.

Полевая трактовка закона Кулона
В соответствии с концепцией близкодействия:
неподвижные заряженные частицы и тела создают в
окружающем пространстве электростатическое поле,
которое оказывает силовое воздействие на помещённые в
это поле другие заряженные частицы и тела.
Таким образом, электростатическое поле является
материальным переносчиком электростатических
взаимодействий
Физико-технический факультет
4

5.

Напряжённость электрического поля
Силовая характеристика электрического поля:
локальная векторная физическая величина –
напряжённость электрического поля.
Напряжённость электрического поля
обозначается латинской буквой E
и её модуль измеряется с системе
единиц СИ в вольтах разделить на метр:
Физико-технический факультет
В
[E]
м
5

6.

Напряжённость электрического поля
Напряжённость электрического поля – это его силовая, векторная,
локальная характеристика, равная отношению силы, с которой поле
действует на пробный электрический заряд, к величине этого заряда:
F
E
q0
F q0 E
q
q
+
F
E
F
Физико-технический факультет
-
E
6

7.

Расчёт электрического поля
неподвижного точечного заряда
+
r
A
F
+q
0
q
q q0 r
По закону
F ke 2 ;
r
r
Кулона:
F
q r
q r
E ke 2
E ke 2 ;
r r
q0
r r
Физико-технический факультет
7

8.

Силовые линии
электрического поля
Для графического (наглядного) изображения электрических
полей применяются силовые линии электрического поля:
касательная к силовой линии совпадает с направлением
вектора напряжённости электростатического поля в данной
точке;
густота силовых линий (их число на единицу нормальной
поверхности) пропорциональна модулю напряжённости
электростатического поля
Физико-технический факультет
8

9.

Силовые линии
электростатического поля
силовые линии электростатического поля:
являются разомкнутыми (начинаются на
положительных и заканчиваются на
отрицательных зарядах);
не пересекаются;
не имеют изломов
| E A | | EB |
EB
EA
A
B
Физико-технический факультет
9

10.

Силовые линии
электростатического поля
Картина силовых линий уединённого неподвижного
точечного положительного заряда:
Гачко Г.А., кафедра общей физики ГрГУ имени Янки Купалы
10

11.

Силовые линии
электростатического поля
Картина силовых линий уединённого неподвижного
точечного отрицательного заряда:
Гачко Г.А., кафедра общей физики ГрГУ имени Янки Купалы
11

12.

Силовые линии
электростатического поля
Картина силовых линий электрического диполя:
Гачко Г.А., кафедра общей физики ГрГУ имени Янки Купалы
12

13.

Силовые линии однородного
электростатического поля
Электростатическое поле называют однородным, если
в каждой его точке напряжённость одинакова и по
модулю и по направлению:
E
Гачко Г.А., кафедра общей физики ГрГУ имени Янки Купалы
13

14.

Принцип суперпозиции для
электростатических полей
Формулировка:
Если электростатическое поле создается одновременно
несколькими неподвижными электрически заряженными
частицами или телами, то напряжённость данного поля
равна векторной сумме напряжённостей электростатических
полей, которые создаются каждой из этих частиц или тел
независимо друг от друга
Физико-технический факультет
14

15.

Принцип суперпозиции для
электростатических полей
‒
E A E1 E2
r2
q2
+
E2
EA
r1
A
E1
q1
qi ri
Для системы точечных
E Ei ke 2
электрических зарядов:
ri
i
i ri
Физико-технический факультет
15

16.

Расчёт поля
линейного электрического заряда
dl
r
dq dl
A
dE
L
dl r
dE k e 2
r
r
dl r
E A ke 2
r
r
L
Физико-технический факультет
16

17.

Расчёт поля
поверхностного электрического заряда
dS
dq dS
r
S
A
dE
dS r
dE k e 2
r
r
dS r
E A ke 2
r
r
S
Физико-технический факультет
17

18.

Расчёт поля
объёмного электрического заряда
dV
dq dV
r
A
V
dE
dV r
dE k e 2
r
r
dV r
E A ke 2
r
r
V
Физико-технический факультет
18