Электростатика. Основные понятия. Электрический заряд. Закон сохранения электрического заряда. Закон Кулона. Принцип суперпозиции. Теория близкодействия. Потенциал электрического поля. Конденсатор.

Основные понятия электростатики:  электрический заряд, элементарный заряд, электрическое поле, проводник, диэлектрик:

• Электрический заряд Q [Кл]: это физическая величина, характеризующая свойство тел вступать в электрическое взаимодействие. Одноименные заряды отталкиваются, а разноименные заряды притягиваются
• Элементарный заряд: e=1,6*10^-19 Кл это минимальная порция заряда, котрая может передаваться от одного тела к другому (заряд протона или электрона)
• Электрическое поле: это создаваемый любым электрическим зарядом материальный объект, непрерываный в пространстве, проявляющийся в том, что действет на другие заряды.
• Проводник: это материал, по которому заряд может свободно перемещаться от одного тела к другому.
• Диэлектрик: это материал, по которому электрический заряд при обычных условиях перемещаться не может.

Закон сохранения электрического заряда:

• Закон сохранения электрического заряда: в замкнутой системе алгебраическая (с учетом знаков +/-) сумма зарядов остается постоянной
• 

Закон Кулона, кулоновская сила:

• Закон Кулона: сила взаимодействия двух точечных зарядов (=кулоновская сила) направлена вдоль прямой, соединяющей заряды, прямо пропорциональна модулю зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними:
  • 

Принцип суперпозиции для электрических зарядов:

• Принцип суперпозиции для электрических зарядов: результирующая сила, действующая на данный заряд q₁ со стороны нескольких зарядов q₂.....q_n, равна геометрической сумме (= векторной сумме) сил F₁₂+....F_1n, действующих на данный заряд со стороны каждого из зарядов:
  • 

Теория близкодействия электрических зарядов:

• Взаимодействие между заряженными частицами осуществляется посредством электрического поля и осуществляется с конечной скоростью

Напряженность электрического поля, напряженность поля точечного заряда:

• Напряженность электрического поля [В/м]: E (векторная величина) это отношение силы F (векторной величины) с которой поле действует на точечный заряд q (скалярной величины), к этому заряду (с учетом знака заряда):
  • 
• Напряженность электрического поля единичного точечного заряда Q: на расстоянии r от него (напрямую следует из закона Кулона):
  • 

Принцип суперпозиции электрических полей:

• Принцип суперпозиции электрических полей: если в данной точке пространства различные заряженные частицы создают электрические поля, напряженности которых E₁,E₂,....E_n, то результирующая напряженность электрического поля в этой точке равна векторной сумме отдельных напряжённостей:
  • 

Потенциал электрического поля, потенциальная энергия заряда, разность потенциалов = напряжение, связь разности потенциалов и напряженности в однородном поле:

• Потенциальная энергия: заряда q в однородном электростатическом поле напряженности E:
  • ,
  • где d - расстояние до плоскости, где потенциальная энергия принимается равной нулю
• Потенциал электростатического поля в точке [В]: это отношение потенциальной энергии заряда в поле, к этому заряду (с учетом знака заряда):
  • 
  • Вариант 2: это работа по перемещению единичного положительного заряда из данной точки в бесконечность
• Напряжение = Разность потенциалов между точками: это отношение работы поля при перемещении заряда из начальной точки в конечную к этому заряду ( с учетом знака заряда):
  • 
  • Численно (но не по размерности) это работа поля по перемещению единичного положительного заряда из одной точки в другую
• Связь разности потенциалов и напряженности: в однородном поле:
  • 
  • где U это разность потенциалов между точками, которые cвязаны вектором перемещения Δd, совпадающим по направлению с вектором E

Конденсатор, электроемкость, напряженность, энергия:

• Электроемкость двух проводников: это отношение заряда Q одного из проводников к разности потенциалов U между этим проводником и соседним:
  • 
• Конденсатор: это система двух проводников (обкладок конденсатора), разделенных слоем диэлектрика, толщина которого мала по отношению к размерам обкладок
• Напряженность поля плоского конденсатора:
  • 
• Электроемкость плоского конденсатора:
  • 
• Энергия заряженного конденсатора:
  •