| Основные свойства электрического заряда

Основные свойства электрического заряда:

1. Заряд инвариантен – его величина одинакова при измерении в любой инерциальной системе отсчёта.

2. Заряд сохраняется – суммарный заряд изолированной систе-мы тел не изменяется.

3. Заряд аддитивен – заряд системы тел равен сумме зарядов отдельных тел.

4. Заряд дискретен – заряд любого тела по величине кратен ми-нимальному заряду, который обозначается символом e и ра —

вен 1,6 10 19 Кл.

5. Существуют заряды двух разных «сортов». Заряды одного «сорта» названы положительными, а другого «сорта» – от—рицательными. Одноимённые заряды отталкиваются, а раз-ноимённые – притягиваются.

Если вблизи одной заряженной частицы (заряда q1 ), располо-

женной в начале координат, будет находиться вторая заряженная час-тица (заряд q2 ), то на второй заряд будет действовать электрическая

(кулоновская) F , определяемая законом Кулона:

F 4 q1q2r 2 er ,

где r – радиус-вектор точки наблюдения;

er – единичный радиус-вектор, направленный в точку наблюде-ния;

0 – электрическая постоянная; – диэлектрическая проницаемость среды (в вакууме 1).

Напряжённость электрического поля – характеристика силового действия электрического поля на заряд. Напряжённость электриче-ского поля, создаваемого зарядом q1 , есть векторная величина, обо-

значаемая символом E(q1 ) и определяемая соотношением:

			F	,
		E(q )

		1	q2

где	– сила, действующая на заряд q2 .
F

Силовые линии или линии напряжённости – линии, в любой точке которых вектор напряжённости электрического поля направлен по касательной к ним.

Электрическое поле подчиняется принципу суперпозиции: на-пряжённость электрического поля нескольких источников является суммой векторов напряжённости поля, создаваемого независимо каж-дым источником:

E Ei .

Потоком электрического поля называется интеграл по некото-рой поверхности S от скалярного произведения напряжённости элек-трического поля на элемент поверхности:

ФЕ EdS ,

где вектор dS направлен по нормали к поверхности.

плечо диполя).

Дипольный (электрический) момент есть произведение

Закон Гаусса для электрического поля: поток электрического поля через замкнутую поверхность S0 пропорционален суммарному

заряду, расположенному внутри объёма, ограниченного поверхно-стью интегрирования потока V (S0 ) :

Ф0E	1	q j .
EdS

S0	0	j

Линии напряжённости электрического поля точечного заряда представляют собой прямые линии, идущие от заряда (положительно-го) или к заряду.

Потенциалом данной точки r электрического поля называется скалярная величина, численно равная работе сил поля по перемеще-нию единичного положительного заряда из данной точки в другую

фиксированную точку r0 , в которой потенциал принят за 0 (напри-мер, в бесконечность):


	r0

(r ) Edr .

Уравнение, выражающее напряжённость через потенциал:


E grad( ) , где оператор градиента grad		;	;	.
x	y
			z

Диполь есть два одинаковых по величине, но противоположных по знаку точечных заряда q , расположенных на расстоянии L ( L –

| pe | qL .

Вектор дипольного момента направлен от отрицательного к положи-тельному заряду.

На линии, проходящей через центр диполя, перпендикулярно электрическому моменту диполя и на большом расстоянии r от его центра напряжённость равна:

	1		pe	.
E
4 0
		r3

Методика и порядок измерений

Рассмотрите рисунок 2.1 и зарисуйте необходимое в конспект.

Рис. 2.1. Взаимодействие зарядов

Эксперимент 1. Исследование поля точечного заряда

1. Запустите эксперимент «Взаимодействие электрических заря-

дов».

2. Зацепив мышью, перемещайте заряд q1 и зафиксируйте его

вблизи левой границы экспериментального поля. Зацепив мышью, перемещайте движок регулятора величины первого заряда и устано-вите величину заряда q1 , указанную в таблице 2.1, для вашей брига-

ды. Заряд q3 поместите под первым, а его величину установите рав-ной 0. Заряд q2 установите равным 10-8 Кл.

3. Перемещайте, нажав левую кнопку мыши, заряд q2 вправо, устанавливая расстояния r12 до первого заряда, указанные в табли-

це 2.1. Измеренные в данных точках значения E1	F12 / q2 занесите в
соответствующую строку таблицы 2.2.
				Таблица 2.1
Значения величины заряда q 10 8	Кл (не перерисовывать)
		1
Бригада			q1, Кл
1 и 5	4	6	8		10

2 и 6	4	5	9		10
3 и 7	-4	-5	-7		-9
4 и 8	-4	-6	-8		-10
				15

Результаты измерений

Таблица 2.2

r , 10 2 м

…

Наташа

Автор

Наташа — контент-маркетолог и блогер, но все это не мешает ей оставаться адекватным человеком. Верит во все цвета радуги и не верит в теорию всемирного заговора. Увлекается «нефрохиромантией» и тайно мечтает воссоздать дома Александрийскую библиотеку.