Електростатика
Електростатика- клон на електричеството, който изучава взаимодействието на статиката, т.е. неподвижни електрически заряди в електростатично поле.
„Статично“ тук в известен смисъл означава игнориране на динамичния компонент на взаимодействието на електрическите заряди. Електростатиката се занимава с понятия като електрическо поле (електростатично поле), електростатичен потенциал, заряд, но не включва такива физически явления като електрически ток и магнетизъм.
1. Основни понятия и закони на електростатиката
1.1. Електрически заряд
Електрическият заряд е основно свойство на елементарните частици. Електрическият заряд може да бъде положителен или отрицателен. Взаимодействието на частици с еднакъв заряд води до тяхното отблъскване, за разлика от - до привличане.
Всеки заряд е кратен на елементарния заряд (заряд на електрона), равен на
Cl8
1.2. Закон на Кулон
Количествено взаимодействието на заредените тела определя основния закон на електростатиката, закона на Кулон. То е валидно за точкови заряди, чиито размери, по аналогия с концепцията за материална точка в класическата механика, могат да бъдат пренебрегнати за даден физичен проблем.
Математическата форма на закона за два точкови заряда ( ) в SI е както следва:
,
където е електрическата константа.
В системата CGS този форум има формата
От закона на Кулон се извежда теоремата на Гаус, която е удобна за използване при намиране на конфигурацията на електрическото поле в много електростатични проблеми.
1.3. Сила на електрическото поле
Силата на електрическото поле е неговата мощностна характеристика, равна на силата, с която полето действа върху пробен единичен заряд.
1.4. Електрическипотенциал
Електрическото поле също така удобно се характеризира с електрически потенциал, равен на потенциалната енергия на единичен тестов заряд, поставен в дадена точка в пространството.
1.5. Физически тела в електрическо поле
Неутралните тела реагират на наличието на заряди по различен начин, в зависимост от способността им да произвеждат електрически ток. В проводниците в електрическо поле се получава преразпределение на повърхностните заряди. Това явление се нарича електростатична индукция. В равновесно състояние след затихването на преходните токове всички точки на проводника имат еднакъв електростатичен потенциал - статичното електрическо поле не прониква в проводника.
Диелектриците в електрически полета са поляризирани. В този случай електрическите полета проникват в диелектрика, но намаляват. Силите, произтичащи от взаимодействието на два електрически заряда, поставени в диелектрична среда, са равни на:
(GHS система).
Величината, описваща това намаление, се нарича диелектрична константа на средата.