Основы электростатики. Изучение электрического поля, страница 2

при распределении заряда по поверхности вводят понятие поверхностной плотности        

                                                        ;

если заряд расположен в некоторой области пространства, то его распределение описывается объемной  плотностью      

                                                        .  

       Понятию «точечный заряд» в классической электродинамике может быть придан двоякий смысл. Во-первых, за точечный заряд принимается бесконечно малый заряд dq, находящийся в бесконечно малом объеме пространства. Эта модель точечного заряда соответствует его непрерывному распределению в пространстве, в таком случае dq=ρdV.Во-вторых, во многих случаях используется модель дискретного в пространстве точечного заряда, когда макроскопический заряд q любой величины размещается в геометрической точке пространства.

          Элементарный электрический заряд электрона e также является точечным. Но что касается дискретных зарядов элементарных частиц, то в рамках классической электродинамики нет возможности ставить вопрос об особенностях, вносимых в электромагнитное взаимодействие дискретностью зарядов как по величине, так и по пространственному распределению.  Взаимодействия элементарных зарядов между собой описываются квантовой электродинамикой.

          Закон сохранения электрических зарядов является фундаментальным законом физики наряду с законами сохранения энергии, импульса и момента импульса. Согласно этому закону при любых известных взаимодействиях элементарных частиц между собой алгебраическая сумма электрических зарядов частиц до взаимодействия равна сумме электрических зарядов частиц после взаимодействия. При этом необязательно сохраняются частицы как таковые, не сохраняется и их общее число, так как одни частицы исчезают, а другие появляются.

          Классическая электродинамика изучает процессы, при которых не происходит взаимных превращений заряженных частиц, так что закон сохранения заряда здесь есть простое следствие сохранения его носителей – электронов и протонов. В изолированной системе электрический заряд сохраняется.

          При электризации тел трением всегда электризуются оба тела, причем одно из них получает положительный заряд, а другое – такой же по величине отрицательный заряд, если до взаимодействия тела были электрически нейтральны.  Таким образом, электрические заряды не возникают и не исчезают, они могут быть  лишь переданы от одного тела  другому или перемещены внутри данного тела. В любом нейтральном веществе имеются заряды обоих знаков в равных количествах, и в результате соприкосновения двух тел при трении часть зарядов переходит из одного тела в другое. Равенство суммы положительных и отрицательных зарядов в каждом теле нарушается, и они заряжаются разноименно.

1.1.2.ЗАКОН КУЛОНА

       Основной закон взаимодействия электрических зарядов был найден Шарлем Кулоном в 1785 г. экспериментально. Кулон установил, что сила взаимодействия  между двумя небольшими заряженными металлическими шариками обратно пропорциональна квадрату расстояния  между ними и зависит от величины зарядов и :

,

где - коэффициент пропорциональности . Силы, действующие на заряды, являются центральными, то есть они направлены вдоль прямой, соединяющей заряды. Для одноименных зарядов произведение  и сила  соответствует взаимному отталкиванию зарядов, для разноимнных зарядов , и  сила  соответствует взаимному притяжению зарядов.