Електростатика
Електростатика- розділ електрики, що вивчає взаємодію статичних, тобто. нерухомих електричних зарядів у електростатичному полі.
"Статика" тут у певному сенсі означає ігнорування динамічної складової взаємодії електричних зарядів. Електростатика має справу з такими поняттями, як електричне поле (електростатичне поле), електростатичний потенціал, заряд, але не включає такі фізичні явища, як електричний струм і магнетизм.
1. Основні поняття та закони електростатики
1.1. Електричний заряд
Електричний заряд є фундаментальною властивістю елементарних частинок. Електричний заряд буває позитивним та негативним. Взаємодія частинок однойменного заряду призводить до їх відштовхування, різноїменного - до тяжіння.
Будь-який заряд є кратним елементарному заряду (заряду електрона), що дорівнює
Кл
1.2. Закон Кулону
Кількісно взаємодію заряджених тіл визначає основний закон електростатики, закон Кулона. Він справедливий для точкових зарядів, розмірами яких, за аналогією з поняттям матеріальної точки в класичній механіці, можна знехтувати для цієї фізичної задачі.
Математичний вид закону для двох точкових зарядів ( ) У СІ такий:
,
де – електрична постійна.
У системі СГС ця форумах має вигляд
З закону Кулона виводиться теорема Гаусса, зручна використання під час знаходження конфігурації електричного поля у багатьох електростатичних завданнях.
1.3. Напруженість електричного поля
Напруженість електричного поля - це його силова характеристика, що дорівнює силі, з якою поле діє на пробний одиничний заряд.
1.4. Електричнийпотенціал
Електричне поле також зручно характеризувати електричним потенціалом, що дорівнює потенційній енергії одиничного пробного заряду, поміщеного в дану точку простору.
1.5. Фізичні тіла в електричному полі
Нейтральні тіла реагують на присутність зарядів по-різному залежно від їхньої здатності виробляти електричний струм. У провідниках електричному полі відбувається перерозподіл поверхневих зарядів. Це називається електростатичної індукцією. У рівноважному стані після загасання перехідних струмів усі точки провідника мають однаковий електростатичний потенціал – статичне електричне поле у провідник не проникає.
Діелектрики в електричних полях поляризуються. При цьому електричні поля проникають у діелектрик, але зменшуються. Сили, що виникають при взаємодії двох електричних зярядів, поміщених у діелектричне середовище, дорівнюють:
(Система СГС).
Величина , що описує це зменшення, називається діелектричного постійного середовища.