КРАТКИЕ ИТОГИ ГЛАВЫ X

Неподвижные точечные электрические заряды взаимодействуют в вакууме согласно закону Кулона с силой

где коэффициент Заряд измеряется в кулонах.

Для замкнутой системы заряженных тел электрический заряд сохраняется.

Взаимодействие зарядов осуществляется посредством электрического поля. Напряженность поля определяет силу,

Рис. 142

ствующую на заряд: Напряженности полей, созданных отдельными зарядами, складываются геометрически (принцип суперпозиции).

Напряженность электрического поля точечного заряда в вакууме равна:

Эта же формула определяет напряженность поля вне равномерно заряженной сферы — расстояние от центра сферы). Напряженность поля плоскости где а — поверхностная плотность заряда.

В проводниках имеются свободные электрические заряды. Напряженность поля и электрический заряд внутри проводника равны нулю (в электростатике).

В диэлектриках все заряды связаны внутри отдельных атомов или молекул. Под влиянием электрического поля связанные заряды различных знаков смещаются в противоположные стороны. Это явление называют поляризацией диэлектриков. Поляризованный диэлектрик создает электрическое поле, которое внутри диэлектрика ослабляет внешнее поле. В результате в однородном диэлектрике электрическое поле ослабевает в раз, где — диэлектрическая проницаемость.

Электростатическое поле потенциально: его работа не зависит от формы траектории заряда и равна изменению потенциальной энергии с противоположным знаком:

Потенциальная энергия заряда в однородном поле где — расстояние от плоскости, на которой потенциальная энергия принимается равной нулю.

Потенциалом электрического поля называют отношение потенциальной энергии заряда в поле к этому заряду:

Разность потенциалов (напряжение) между двумя точками равна отношению работы поля по перемещению заряда из начальной точки в конечную к этому заряду: Разность потенциалов измеряется в вольтах:

Потенциал точечного заряда в вакууме равен:

Напряженность поля связана с разностью потенциалов формулой

где — разность потенциалов между двумя точками на одной силовой линии на малом расстоянии друг от друга.

Способность проводников накапливать электрический заряд характеризуют электроемкостью. Электроемкость двух проводников равна:

где — заряд одного из проводников (на другом проводнике заряд противоположного знака), разность потенциалов между проводниками. Электроемкость не зависит от заряда проводников и определяется лишь их геометрическими размерами, формой и взаимным расположением, а также электрическими свойствами окружающей среды (диэлектрической проницаемостью ).

Электроемкость измеряется в фарадах:

Наибольший заряд накапливается в конденсаторах — системах двух проводников, размеры которых много больше расстояния между ними.

Емкость плоского конденсатора равна:

где — площадь пластин, — расстояние между ними, а - электрическая постоянная.

Энергия заряженного конденсатора

Плотность энергии электрического поля

Мы потратили довольно много времени на изучение электричества, а рассмотрели лишь простейший частный случай неподвижных заряженных тел — электростатику. Может быть, не стоило уделять электростатике такое большое внимание? Нет, стоило! Мы ввели важнейшие понятия, используемые во всей электродинамике: «электрический заряд», «электрическое поле», «потенциал и разность потенциалов», «электроемкость», «энергия электрического поля». На простом частном случае выяснить суть этих фундаментальных понятий не так трудно, как в общем I случае движущихся зарядов.

Теперь перейдем к изучению электромагнитных процессов,

1 наблюдаемых при движении заряженных частиц.