Теорема Гаусса

Закон Кулона

Взаємодія точкових електри­чних зарядів описується експе­риментально встановленим законом

Кулона, який стверджує: 1. Заряди одного знака відштовхуються, різних знаків - притягуються.

2. Сила взаємодії зарядів пропорційна до значень цих зарядів. 3. Сила взаємодії зарядів

обернено пропорційна квадрату відстані між ними. 4. Напрям сили взаємодії зарядів

збігається з лінією, що їх з'єднує (рис. 1.2). 5. Сила взаємодії зарядів залежить від

властивостей середовища, в якому вони розташовані. Ці положення записують формулою:

. Cилу відштовхування умовно вважають додатною. Коефіцієнт к

визначається вжи­тою системою одиниць та раціо­нальністю наступних електротех­нічних формул.

У системі СІ його значення дорівнює 1/4 . Тому У формулюванні закону

зазначено відстань між зарядами і те, що напрям сили взаємодії збігається з лінією, яка з'єднує

заряди. Це свідчить, що закон Кулона справедливий лише для точкових зарядів.

Точковими вважають заря­ди, розміри яких досить малі порівняно з відстанями між ними.

Теорема Гаусса

Потік вектора напруженості електричного поля через будь-яку замкнену поверхню в однорідному та

ізотропному середовищі дорівнює відношенню заряду, що знаходиться всередині цієї поверхні,

до діелект­ричної проникності середовища. Це формулювання теореми Гаусса. Слід зазначити, що:

1) теорема справедлива для однорідного та ізотропного середо­вища, що дозволило під час доведення

формули винести є за знак інтеграла; 2) незважаючи на те, що теорему доведено для точкових зарядів,

во­на дійсна для будь-яких зарядів, оскільки останні можна подати сукупністю точкових (за принципом

накладання); 3) теорема дійсна для будь-якої замкненої поверхні; 4) під час визначення потоку

враховуються лише внутрішні заряди (зовнішні заряди не враховуються). Використання теореми

Гаусса дозволяє визначити напруженість елект­ричного поля деяких полів та виявити їхні особливості.

1.6 Електричний потенціал. Різниця потенціалів

Для енергетичної характеристики поля ввели величину: =

яку назвали електричним потенціалом поля в даній його точці.Під потенціалом електричного поля

розуміють фізичну скалярну вели­чину, що є енергетичною характеристикою взаємодії зарядів у

даній точ­ці поля й обчислюється як лінійний інтеграл вектора напруженості поля вздовж довільного

шляху від даної точки до фіксованої: . Відповідно до визначення потенціал фіксованої

точки с нульовим: . . Останній вираз визначає

поняття різниці потенціалів між точками по­ля А та В. Він же дозволяє визначити одиницю

потенціалу та різниці по­тенціалів, яка дорівнює вольту (В). Різниця потенціалів між двома

точками поля дорівнює 1 В, якщо переміщення заряду 1 Кл між цими точками супроводжується

виконан­ням роботи 1 Дж.

1.7 Зв'язок між потенціалом та напруженістю електричного поля.

, . Напруженість поля чисельно дорівнює спаду

потенціалу на одиниці довжини силової лінії;похідна потенціалу в цьому напрямі найбільша

1.8 Електричний струм. Міра електричного струму

Електричний струм - це явище спрямованого руху носіїв електричних зарядів (частинок або тіл),

а також процес зміни електричного поля у просторі. Існують такі види електричного струму:

1) струм провідності - спрямований, або інакше, упорядкований рух під дією електричного поля

вільних електронів або іонів; 2) струм перенесення - існує в пустоті чи газах як рух заряджених

частинок або тіл, які не є структурними елементами середовища; 3) струм зміщення - має місце в

діелектриках у разі зміни в них електричного поля. 4) молекулярний струм - обумовлений рухом

елементарних електрич­них зарядів на орбітах атомів та власним обертанням, що виявляється

намагнічуванням речовини в магнітному полі. Отже, електричний струм - фізична скалярна

величина, що є кількісною характеристикою явища електричного струму. Її обчислюють як

границю відношення заряду, що переміщується через перетин провідника за будь-який

проміжок часу, до розміру цього промі­жку, за умови наближення його до нуля.

1.9 стороннє електричне поле. Сумарне ел. Поле

Стороннє електричне поле. Роз'єднання зарядів у джерелах електрич­ної енергії обумовлене

процесами перетворення різних форм руху на електричний. У теорії електричних кіл немає

потреби розглядати всю сукупність джерел енергії. Більш доціль­но подавати їх узагальнено

як об'єкти, здатні створювати електричний струм за допомогою сторонніх сил. Матеріальний

фізичний процес, що відбувається в певній ділянці прос­тору і виявляється в дії сторонніх сил

на електричний заряд, називають стороннім електричним полем. Сумарне електричне поле. У

середині джерела одночасно існують і поля взаємодії зарядів, і стороннє електричне поле. Таку

сукупність полів нази­вають сумарним електричним полем. Стороннє та сумарне електричні поля,

як і поле взаємодії зарядів, кількісно характеризуються напруженістю: . І в сторонньому,

і в сумарному полях робота сили щодо переміщення заряду вздовж замкненого шляху є відмінною

від нуля і залежить від шляху. Тому названі поля не належать до потенціальних.

Дата добавления: 2015-10-31