Диполь.

IV. Электромагнитные явления.

1. Электростатика.

Закон Кулона. Напряженность электрического поля. Электрический диполь. Потенциал. Теорема Гаусса. Циркуляция. Электрическое поле в диэлектриках. Электрическая емкость. Конденсатор. Энергия электрического поля.

1. Электрический ток.

Закон Ома. Проводники, полупроводники и диэлектрики. Мощность. Источники тока. Законы Кирхгофа.

1. Магнитное поле.

Закон Био-Савара-Лапласа. Индукция стационарного магнитного поля для прямого проводника с током, кольца с током, соленоида.

1. Силы, действующие на заряженную частицу в электрическом и магнитном поле. Силы, действующие на проводник с током в магнитном поле. Силы между двумя проводниками с током.
2. Магнитное поле в веществе.
3. Явление электромагнитной индукции. Магнитный поток. Самоиндукция. Индуктивность.
4. Колебательный контур.
5. Переменный ток. Сопротивление конденсатора и индуктивности при прохождении переменного тока.
6. Уравнения Максвелла.
7. Электромагнитные волны.

Электростатика.

Закон Кулона: сила взаимодействия между двумя зарядами направлена вдоль линии, соединяющей эти заряды, прямо пропорциональна произведению зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.

В системе СИ:

(1)

Коэффициент нКл^-2м². Диэлектрическая постоянная ε ₀ = 8.85∙ 10^-12 Ф/м.

Элементарный заряд. .

Представим, что мы исследуем поле системы зарядов с помощью пробного заряда. Он должен быть положительным, точечным и иметь малую величину заряда (такую, чтобы его собственное поле не искажало поле исследуемой системы). Электрическое поле характеризуется напряженностью

, (2)

где q – величина пробного положительного заряда, F - сила действующая на пробный заряд. Эта величина не зависит от величины пробного заряда. В системе СИ единица измерения напряженности Н/м. Однако, далее будет получена более часто употребляемая единица напряженности.

Наглядным образом электрического поля являются силовые линии. В каждой точке пространства напряженность направлена по касательной к силовой линии, которые начинаются на положительных зарядах и заканчиваются на отрицательных. Густота линий характеризует качественно величину напряженности.

Как следует из закона Кулона, для точечного заряда

. (3)

Позже будет доказано, что эта же формула верна для заряженного шара при расстояниях от центра шара больших или равных радиусу шара.

Напряженность положительно заряженного тела направлена от него, отрицательно заряженного – к нему.

Для электрического поля справедлив принцип суперпозиции - напряженность поля системы, состоящей из нескольких зарядов, равна векторной сумме напряженностей от каждого заряда:

(4)

В настоящее время установлено, что носителями электрических зарядов являются элементарные частицы электроны, протоны и др. Элементарный заряд равен по абсолютной величине заряду электрона . Эта величина измерена с огромной точностью. Заряды всех известных частиц кратны элементарному (или равны нулю). В природе не обнаружены частицы, обладающие дробным зарядом. .

Закон сохранения заряда. В любом процессе (химической или ядерной реакции, процессе радиоактивного распада) алгебраическая сумма зарядов частиц, участвующих в процессе, не изменяется. .

Диполь.

Рассмотрим стационарное электрическое поле двух одинаковых зарядов q, положительного и отрицательного, расположенных на расстоянии l друг от друга. Такая система зарядов называется диполем.

Введем вектор , характеризующий направление диполя в пространстве. Вектор направлен от отрицательного заряда к положительному. В точке, находящейся на расстоянии r в направлении, перпендикулярном дипольному моменту, напряженности поля от положительного и отрицательного зарядов равны . Рассматривая два подобных треугольника, получим напряженность поля в этой точке: .