Розділ 1. Електростатичне поле у вакуумі
§1. Постійний електричний струм
1.1. Електростатика. Електричний заряд та його властивості
Електростатика – розділ електродинаміки, який вивчає взаємодію нерухомих електричних зарядів. Така взаємодія здійснюється через електростатичне поле.
Електричний заряд – це фізична величина, яка визначає інтенсивність електромагнітних взаємодій. Всі елементарні частинки характеризуються масою та електричним зарядом. Сила електромагнітних взаємодій набагато більша їх гравітаційної взаємодії. Значення сили електромагнітної взаємодії частинок визначається їх електричними зарядами.
Загалом в природі відомо чотири фундаментальні типи взаємодій:
- сильна;
- електромагнітна;
- слабка;
- гравітаційна.
Кожен вид взаємодії пов’язаний з певною характеристикою частинки. Так, гравітаційна залежить від маси частинки, а електромагнітна – від її електричного заряду.
Фундаментальні властивості електричного заряду:
1. Існує в двох видах – негативний (електрон) і позитивний (протон).
2. В будь-якій електрично-ізольованій системі алгебраїчна сума зарядів не змінюється . Ця властивість виражає закон збереження електричного заряду.
.
3. Електричний заряд є релятивістсько-інваріантний (його величина не залежить від системи відліку, не залежить від того, рухається він чи знаходиться в стані спокою).
Для спрощення математичних розрахунків, прийнято вважати заряд не дискретним. Тоді його можна замінити фіктивним безперервним розподілом. При переході до неперервного розподілу вводиться поняття густини заряду.
Виділяють лінійну (λ,τ), поверхневу (σ) та об’ємну (ρ) густину зарядів:
;
;
.
Закон збереження зарядів:
Електричні заряди не створюються і не зникають, а передаються від одного тіла до іншого або перерозподіляються всередині даного тіла.
Дробових зарядів в вільному стані не існує.
