Лекция по физике на тему: "Закон Кулона. Напряженность электрического поля"

Закон Кулона. Напряженность электрического поля

По закону Кулона сила, действующая между двумя заряженными телами, размеры которых малы по сравнению с расстоянием между ними, определяется формулой:

q1 q2

                                                              F  ₂ ,                              (1)

40r

q₁,q₂ - электрические заряды тел (Кл); r - расстояние между двумя зарядами (м);

 - относительная диэлектрическая проницаемость среды; 

^₀ - электрическая постоянная, равная 8,8*10^-12 Ф/м;

1

                 k                    - коэффициент пропорциональности в законе Кулона,

4₀ который равен 9*10⁹ Н*м²/Кл².

Напряженность электрического поля определяется формулой 

F

E   ,    (2) q

 где F – сила, действующая на заряд q.  Напряженность поля точечного заряда:

q

                                                                                     E  ₂  (3)

40r

Напряженность электрического поля от нескольких зарядов находится по принципу суперпозиции. 

По теореме Гаусса поток напряженности сквозь любую замкнутую поверхность определяется следующей формулой:

q

                                                                                   N_E              ,     (4)

₀

где q - алгебраическая сумма зарядов, находящихся внутри этой

поверхности. 

При помощи теоремы Гаусса можно найти напряженность электрического поля, образованного различными заряженными телами.

Напряженность поля, образованного заряженной бесконечно длинной нитью:



                                                                                  E  ,      (5)

2₀a

где - линейная плотность заряда на нити; a – расстояние от нити.

Если нить имеет конечную длину, то напряженность поля в точке, находящейся на перпендикуляре, восстановленном из середины нити на расстоянии а от нее равна:

rsin

                                                                                   E  ,     (6)

2₀a

где  - угол между направлением нормали к нити и радиус-вектором,

проведенным из рассматриваемой точки к концу нити. 

Напряженность   поля, образованного     заряженной         бесконечно протяженной плоскостью:



                                                                                       E   ,   (7)

2₀

где   - поверхностная плотность заряда на плоскости.

Если плоскость представляет собой диск радиусом R, то напряженность поля в точке, находящейся на перпендикуляре, восстановленном из центра диска на расстоянии а от нее: 

                                                                                                a

                                                                   E           (1)      (8)

                                                                            20                   

Напряженность   поля, образованного     разноименно       заряженными бесконечными плоскостями: 



E     (9). 

0

Напряженность поля, образованного заряженным шаром: 

q

                                                                                         E  ₂ ,    (10)

40r

где q – заряд шара радиусом R,  а r – расстояние от центра шара, причем

r  R.