Главная > Разное > Краткий справочник для инженеров и студентов
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

3. Электродинамика

3.1. Электрический заряд. Закон Кулона

Электрический заряд — физическая величина, определяющая интенсивность электромагнитного взаимодействия.

Свойства заряда:

1. Носителями электрического заряда являются заряженные элементарные частицы — протон и электрон (а также их античастицы — антипротон и позитрон — и некоторые нестабильные частицы: -мезоны, -мезоны и т.д.). Заряженные частицы взаимодействуют между собой с силами, убывающими с расстоянием так же медленно, как гравитационные, но во много раз превышающими их по величине.

2. Все заряженные элементарные частицы обладают одним и тем же по величине зарядом, который называют элементарным зарядом и обозначают буквой е. Опыт показывает, что заряд элементарных частиц не зависит от их скорости.

3. Заряд элементарных частиц может быть положительным или отрицательным. Одноименные частицы отталкиваются, разноименные — притягиваются. За положительный заряд принят заряд протона Заряд электрона — отрицательный

Если в состав макроскопического тела входит различное количество электронов и протонов то оно оказывается заряженным. Заряд тела всегда представляется числом, кратным величине элементарного заряда:

Закон сохранения электрического заряда: полный заряд замкнутой системы, т.е. алгебраическая сумма зарядов всех тел, постоянен. Это утверждение очевидно, если в системе не происходит превращений элементарных частиц. Но закон сохранения заряда имеет более фундаментальный характер — он выполняется в любых процессах рождения и уничтожения элементарных частиц.

Закон Кулона описывает взаимодействие покоящихся точечных зарядов, т.е. элементарных частиц или заряженных тел, размеры которых малы по сравнению с расстоянием между ними. Сила взаимодействия двух точечных зарядов в вакууме (кулоновская сила) прямо пропорциональна произведению зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними:

где k — коэффициент пропорциональности, зависящий от системы единиц. Сила взаимодействия направлена вдоль прямой, соединяющей заряды; одноименные заряды отталкиваются, разноименные — притягиваются.

В системе СИ единица заряда кулон (Кл) определяется через единицу силы тока ампер, а коэффициент в формуле (1) равен или где — электрическая постоянная. В гауссовой системе к принимается равным единице, и единица заряда определяется законом Кулона.

Сила, действующая на заряд со стороны нескольких зарядов равняется суперпозиции сил:

Распределение заряда по пространству задается пространственной плотностью заряда по поверхности — поверхностной плотностью заряда по линии — линейной плотностью заряда

Система зарядов называется электронейтральной) если ее полный заряд равен нулю. Простейший пример электронейтральной системы — электрический диполь, состоящий из двух точечных зарядов, и Дипольным моментом электрического диполя называется вектор

где — вектор, проведенный от заряда — к заряду

Обобщением на произвольную электронейтральную систему является определение

где — сумма всех положительных зарядов, — центр положительных зарядов, — центр отрицательных зарядов.

О системах единиц в электростатике. Все формулы будут приводиться в системе Для перехода к гауссовой системе в большинстве случаев достаточно положить Если формула записана через то надо сначала заменить на

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление