Глава 10. Электростатика

Электромагнитное взаимодействие обусловлено наличием у взаимодействующих объектов электрического заряда.

Экспериментально установлено :

- в природе существует два типа электрических зарядов - положительные и отрицательные;

- заряд частицы не изменяется при ее движении;

- покоящиеся разноименно заряженные тела притягиваются, а одноименно заряженные отталкиваются друг от друга;

- электрический заряд системы равен сумме зарядов частиц, входящих в систему;

- электрический заряд обладает свойством дискретности: электрический заряд любой системы кратен элементарному заряду е (е= 1,6×10^-19 Кл). Носителем элементарного отрицательного заряда является электрон, положительного - протон;

Экспериментально установлен закон сохранения электрического заряда: алгебраическая сумма электрических зарядов любой электрически замкнутой системы остается неизменной, какие бы процессы ни происходили внутри этой системы, т.е.

. (1.1)

Точечным зарядом называется заряженное тело, размерами и формой которого можно пренебречь в условиях рассматриваемой задачи.

Взаимодействие в вакууме (рис.1) двух неподвижных точечных зарядов q и Q называется электростатическим и описывается законом Кулона

, (1.2)

где r - расстояние между частицами с зарядами qи Q, находящимися в вакууме, - радиус - вектор, направленный к частице, на которую действует сила , из точки, где находится другая частица, e₀ = 8,85×10^-12 Кл²/(Нм²) - электрическая постоянная.

Сила взаимодействия между точечными электрическими зарядами, находящимися в какой-либо среде, уменьшается и с учётом этого (1.2) принимает вид

, (1.3)

где - диэлектрическая проницаемость среды. Безразмерная физическая величина показывает во сколько раз кулоновское взаимодействие между двумя точечными электрическими зарядами в данной среде меньше, чем в вакууме. Подробнее величина обсуждается в §10.

Для электромагнитного взаимодействия справедлив принцип суперпозиции: сила, действующая на точечный заряд со стороны системы точечных зарядов, равна векторной суммой сил действующих на него со стороны каждого из зарядов по отдельности.

Использование закона Кулона и принципа суперпозиции позволяет в принципе рассчитать электростатическое взаимодействие любых произвольно запряженных объектов.

Рис.1.1

§2. Напряженность электрического поля в вакууме.