Составители:
Рубрика:
4 5
Закон Кулона в системе СИ имеет вид
,
πε4
1
2
21
0
r
QQ
F =
(1.2)
где
0
ε
– электрическая постоянная;
12
0
1085,8ε
-
×=
Кл
2
/(Н·м
2
) или
12
0
1085,8ε
-
×=
Ф/м (Ф – фарад – единица электрической емкости).
Рис. 1.1 иллюстрирует взаимодействие точечных положительных
зарядов.
F
12
F
21
r
12
Q
1
> 0
Q
2
> 0
Рис. 1.1
Сила Кулона F является центральной и направлена по прямой, со-
единяющей взаимодействующие заряды. Разноименные заряды притя-
гиваются (F < 0), а одноименные – отталкиваются (F > 0). В векторной
форме закон Кулона имеет вид
,
12
2
21
12
r
r
r
QQ
kF
r
r
=
(1.3)
где
12
F
r
– сила, действующая на заряд
1
Q
со стороны заряда
12
2
, rQ
r
–
радиус-вектор, соединяющий заряд
2
Q
с зарядом
1
Q
,
12
rr
=
(рис. 1.1).
На заряд
2
Q
со стороны заряда
1
Q
действует сила
12
21
FF
-
=
, т. е.
взаимодействие электрических точечных зарядов удовлетворяет третьему
закону Ньютона.
1.3. Электростатическое поле. Напряженность
электростатического поля. Поток вектора напряженности
В пространстве, окружающем электрические заряды, существует
силовое поле. Электрическое поле – поле, посредством которого взаи-
модействуют электрические заряды. Электрическое поле, которое созда-
ется неподвижными электрическими зарядами, называется электроста-
тическим.
Для обнаружения и опытного исследования электростатического
поля используется пробный точечный, положительный, заряд. Если
в поле заряда Q, поместить пробный заряд
0
Q
, то на него будет действо-
вать сила
E
r
, различная в разных точках поля, которая, согласно закону
Кулона пропорциональна величине пробного заряда (1.3). Отношение
0
/ QF
r
не зависит от
0
Q
и характеризует электрическое поле в той точке,е,
где находится пробный заряд. Эта величина называется напряженнос-
тью
E
r
и является силовой характеристикой электростатического поля.
Напряженность электростатического поля в данной точке есть
физическая величина, определяемая силой, действующей на единичный,
положительный, заряд, помещенный в эту точку поля:
./
0
QFE
r
r
=
(1.4)
Как следует из формул (1.2) и (1.4), напряженность поля точечного
заряда в вакууме в скалярной форме имеет вид
.
πε4
1
2
0
r
Q
E =
(1.5)
Направление вектора
E
r
совпадает с направлением силы, действу-
ющей на положительный заряд. Графически электростатическое поле
изображают с помощью линий напряженности – линий, касательные к
которым в каждой точке совпадают с направлением вектора
E
r
(рис. 1.2).
Направление линии напряженности совпадает с направлением вектора
напряженности. Линии напряженности никогда не пересекаются. Для
однородного поля
)const( =E
r
линии напряженности параллельны век-
тору напряженности.
1
2
E
1
E
2
Рис. 1.2
