Điện tích cực tiểu - điện tích của electron bằng nhau. Điện tích và tính chất của nó

« Vật Lý - Lớp 10"

Trước tiên chúng ta xét trường hợp đơn giản nhất, khi các vật mang điện đứng yên.

Phần điện động lực học nghiên cứu các điều kiện cân bằng của các vật mang điện được gọi là tĩnh điện.

Điện tích là gì?
các chi phí là gì?

Với lời nói điện, điện tích, dòng điện bạn đã gặp nhiều lần và cố gắng làm quen với họ. Nhưng hãy thử trả lời câu hỏi: "Điện tích là gì?" Bản thân khái niệm sạc điện- đây là khái niệm chính, cơ bản, mà ở mức độ phát triển kiến thức hiện tại của chúng ta không thể rút gọn thành bất kỳ khái niệm cơ bản, đơn giản hơn nào.

Trước tiên chúng ta hãy cố gắng tìm hiểu ý nghĩa của phát biểu: "Một vật hoặc một hạt nhất định có điện tích."

Tất cả các cơ thể được xây dựng từ các hạt nhỏ nhất, không thể phân chia thành các hạt đơn giản hơn và do đó được gọi là tiểu học.

Các hạt sơ cấp có khối lượng và do đó chúng hút nhau theo định luật vạn vật hấp dẫn. Khi khoảng cách giữa các hạt tăng lên, lực hấp dẫn giảm tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách này. Hầu hết các hạt cơ bản, mặc dù không phải là tất cả, cũng có khả năng tương tác với nhau bằng một lực cũng giảm tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách, nhưng lực này lớn hơn lực hấp dẫn nhiều lần.

Vì vậy, trong nguyên tử hydro, được biểu diễn dưới dạng giản đồ trong Hình 14.1, electron bị hạt nhân (proton) hút với một lực lớn gấp 10 39 lần lực hấp dẫn.

Nếu các hạt tương tác với nhau bằng các lực giảm dần khi tăng khoảng cách giống như lực hấp dẫn phổ quát, nhưng vượt quá lực hấp dẫn nhiều lần, thì những hạt này được cho là có điện tích. Bản thân các hạt được gọi là tính phí.

Có những hạt không mang điện tích, nhưng không có điện tích nếu không có hạt.

Tương tác của các hạt mang điện gọi là điện từ.

Điện tích xác định cường độ tương tác điện từ, giống như khối lượng xác định cường độ tương tác hấp dẫn.

Điện tích của một hạt cơ bản không phải là một cơ chế đặc biệt trong một hạt có thể tách ra khỏi nó, phân hủy thành các bộ phận cấu thành của nó và lắp ráp lại. Sự hiện diện của một điện tích trong một electron và các hạt khác chỉ có nghĩa là sự tồn tại của một số lực tương tác giữa chúng.

Về bản chất, chúng ta không biết gì về điện tích nếu chúng ta không biết các quy luật của những tương tác này. Kiến thức về các quy luật tương tác nên được bao gồm trong sự hiểu biết của chúng ta về điện tích. Những định luật này không đơn giản và không thể diễn đạt chúng trong một vài từ. Vì vậy, không thể đưa ra một định nghĩa ngắn gọn thỏa đáng về khái niệm sạc điện.

Hai dấu hiệu của điện tích.

Tất cả các cơ thể có khối lượng và do đó thu hút lẫn nhau. Các vật tích điện có thể vừa hút vừa đẩy nhau. Thực tế quan trọng nhất này, quen thuộc với bạn, có nghĩa là trong tự nhiên tồn tại các hạt mang điện tích trái dấu; Trong trường hợp các điện tích cùng dấu thì các hạt đẩy nhau và trong trường hợp khác dấu thì chúng hút nhau.

Điện tích của các hạt sơ cấp - proton, là một phần của tất cả các hạt nhân nguyên tử, được gọi là dương và điện tích điện tử- từ chối. Không có sự khác biệt bên trong giữa các điện tích dương và âm. Nếu đổi dấu của các điện tích hạt thì bản chất của các tương tác điện từ sẽ không thay đổi chút nào.

điện tích nguyên tố.

Ngoài các electron và proton, còn có một số loại hạt cơ bản tích điện khác. Nhưng chỉ có electron và proton mới có thể tồn tại vô tận ở trạng thái tự do. Phần còn lại của các hạt tích điện sống dưới một phần triệu giây. Chúng được sinh ra trong quá trình va chạm của các hạt cơ bản nhanh và tồn tại trong một thời gian không đáng kể, phân rã, biến thành các hạt khác. Bạn sẽ làm quen với những hạt này ở lớp 11.

Hạt không mang điện gồm nơtron. Khối lượng của nó chỉ nhỉnh hơn một chút so với khối lượng của một proton. Nơtron, cùng với proton, là một phần của hạt nhân nguyên tử. Nếu một hạt cơ bản có điện tích, thì giá trị của nó được xác định nghiêm ngặt.

cơ quan tích điện Lực điện từ trong tự nhiên đóng một vai trò to lớn do thực tế là thành phần của tất cả các vật thể bao gồm các hạt tích điện. Các bộ phận cấu thành của nguyên tử - hạt nhân và electron - có điện tích.

Tác động trực tiếp của lực điện từ giữa các vật thể không được phát hiện, vì các vật thể ở trạng thái bình thường trung hòa về điện.

Một nguyên tử của bất kỳ chất nào là trung tính, vì số lượng electron trong nó bằng số lượng proton trong hạt nhân. Các hạt tích điện dương và âm được kết nối với nhau bằng lực điện và tạo thành các hệ thống trung tính.

Một vật thể vĩ mô được tích điện nếu nó chứa quá nhiều hạt cơ bản mang một dấu điện tích bất kỳ. Vì vậy, điện tích âm của cơ thể là do thừa số lượng electron so với số lượng proton và điện tích dương là do thiếu electron.

Để có được một vật thể vĩ mô tích điện, tức là để nhiễm điện cho nó, cần phải tách một phần điện tích âm ra khỏi điện tích dương liên kết với nó hoặc chuyển điện tích âm sang vật thể trung hòa.

Điều này có thể được thực hiện với ma sát. Nếu bạn chạy lược trên tóc khô, thì một phần nhỏ của các hạt tích điện di động nhất - các electron sẽ truyền từ tóc sang lược và tích điện âm, và tóc sẽ tích điện dương.

Bình đẳng về điện tích trong quá trình điện khí hóa

Với sự trợ giúp của kinh nghiệm, người ta có thể chứng minh rằng khi bị nhiễm điện do ma sát, cả hai vật đều thu được các điện tích trái dấu nhưng cùng độ lớn.

Chúng ta hãy lấy một điện kế, trên thanh có cố định một quả cầu kim loại có lỗ và hai tấm có tay cầm dài: một tấm bằng ebonit và tấm kia bằng plexiglass. Khi cọ xát vào nhau, các bản trở nên nhiễm điện.

Hãy mang một trong các tấm bên trong quả cầu mà không chạm vào các bức tường của nó. Nếu tấm được tích điện dương, thì một số electron từ kim và thanh điện kế sẽ bị hút vào tấm và thu thập trên bề mặt bên trong của quả cầu. Trong trường hợp này, mũi tên sẽ tích điện dương và bị đẩy ra khỏi thanh điện kế (Hình 14.2, a).

Nếu một tấm khác được đưa vào bên trong quả cầu, trước đó đã loại bỏ tấm đầu tiên, thì các electron của quả cầu và thanh sẽ bị đẩy ra khỏi tấm và tích tụ quá mức trên mũi tên. Điều này sẽ khiến mũi tên lệch khỏi thanh, hơn nữa, theo cùng một góc như trong thí nghiệm đầu tiên.

Sau khi hạ thấp cả hai tấm bên trong quả cầu, chúng ta sẽ không tìm thấy bất kỳ độ lệch nào của mũi tên (Hình 14.2, b). Điều này chứng tỏ điện tích của các bản có độ lớn bằng nhau và trái dấu.

Điện khí hóa cơ thể và các biểu hiện của nó.Điện khí hóa đáng kể xảy ra trong quá trình ma sát của vải tổng hợp. Khi cởi áo sơ mi làm bằng chất liệu tổng hợp trong không khí khô, bạn có thể nghe thấy tiếng lạo xạo đặc trưng. Tia lửa nhỏ nhảy giữa các khu vực tích điện của bề mặt cọ xát.

Trong các nhà in, giấy được nhiễm điện trong quá trình in và các tờ giấy dính vào nhau. Để ngăn điều này xảy ra, các thiết bị đặc biệt được sử dụng để tiêu hao điện tích. Tuy nhiên, điện khí hóa các vật thể tiếp xúc gần đôi khi được sử dụng, ví dụ, trong các máy sao chép điện khác nhau, v.v.

Định luật bảo toàn điện tích.

Kinh nghiệm về điện khí hóa các tấm chứng minh rằng khi điện khí hóa do ma sát, các điện tích hiện có được phân phối lại giữa các vật trước đây trung tính. Một phần nhỏ của các electron chuyển từ cơ thể này sang cơ thể khác. Trong trường hợp này, các hạt mới không xuất hiện và các hạt hiện có trước đó không biến mất.

Khi nhiễm điện cơ thể, định luật bảo toàn điện tích. Định luật này có hiệu lực đối với một hệ thống không đi vào từ bên ngoài và từ đó các hạt tích điện không thoát ra, tức là đối với hệ thống cô lập.

Trong một hệ cô lập, tổng đại số điện tích của mọi vật được bảo toàn.

q 1 + q 2 + q 3 + ... + q n = const. (14.1)

trong đó q 1, q 2, v.v. là điện tích của các vật mang điện riêng lẻ.

Định luật bảo toàn điện tích có ý nghĩa sâu sắc. Nếu số hạt cơ bản mang điện không đổi thì định luật bảo toàn điện tích là hiển nhiên. Nhưng các hạt cơ bản có thể chuyển hóa lẫn nhau, sinh ra và biến mất, mang lại sự sống cho các hạt mới.

Tuy nhiên, trong mọi trường hợp, các hạt tích điện chỉ được tạo ra theo cặp với các điện tích có cùng mô đun và trái dấu; các hạt tích điện cũng chỉ biến mất theo cặp, biến thành các hạt trung tính. Và trong tất cả các trường hợp này, tổng đại số của các điện tích không đổi.

Hiệu lực của định luật bảo toàn điện tích được xác nhận bằng các quan sát về một số lượng lớn các phép biến đổi của các hạt cơ bản. Định luật này thể hiện một trong những tính chất cơ bản nhất của điện tích. Lý do bảo toàn điện tích vẫn chưa được biết.

Giả định rằng bất kỳ điện tích nào quan sát được trong thí nghiệm luôn là bội số của điện tích cơ bản được B. Franklin đưa ra vào năm 1752. Nhờ các thí nghiệm của M. Faraday về điện phân, giá trị của điện tích cơ bản đã được tính toán vào năm 1834. sự tồn tại của một điện tích cơ bản cũng đã được chỉ ra vào năm 1874 nhà khoa học người Anh J. Stoney. Ông cũng đưa khái niệm "electron" vào vật lý và đề xuất phương pháp tính giá trị của một điện tích cơ bản. Lần đầu tiên, điện tích cơ bản được đo bằng thực nghiệm bởi R. Millikan vào năm 1908.

Điện tích của bất kỳ hệ vi mô và vật thể vĩ mô nào luôn bằng tổng đại số của các điện tích cơ bản có trong hệ, nghĩa là bội số nguyên của giá trị e(hoặc không).

Giá trị hiện tại được thiết lập của giá trị tuyệt đối của điện tích cơ bản là e= (4, 8032068 0, 0000015) . 10 -10 đơn vị CGSE, hoặc 1,60217733. 10 -19C. Giá trị của điện tích cơ bản được tính theo công thức, biểu thị dưới dạng hằng số vật lý, cho giá trị của điện tích cơ bản: e= 4.80320419(21) . 10 -10 hoặc: e = 1.602176462(65) . 10 -19C.

Người ta tin rằng điện tích này thực sự là cơ bản, nghĩa là nó không thể được chia thành các phần và điện tích của bất kỳ vật thể nào là bội số nguyên của nó. Điện tích của hạt cơ bản là đặc trưng cơ bản của nó và không phụ thuộc vào việc chọn hệ quy chiếu. Điện tích cơ bản chính xác bằng điện tích của electron, proton và hầu hết các hạt cơ bản mang điện khác, do đó là hạt mang điện vật chất có điện tích nhỏ nhất trong tự nhiên.

Có điện tích cơ bản dương và âm, hạt cơ bản và phản hạt của nó có điện tích trái dấu. Hạt mang điện tích âm cơ bản là electron có khối lượng là tôi= 9, 11 . 10 -31kg. Hạt mang điện tích dương sơ cấp là proton có khối lượng là mp= 1,67. 10 -27kg.

Thực tế là điện tích chỉ xảy ra trong tự nhiên dưới dạng một số nguyên các điện tích cơ bản có thể được gọi là lượng tử hóa điện tích. Hầu như tất cả các hạt cơ bản tích điện đều có điện tích e - hoặc e+(một ngoại lệ là một số cộng hưởng với điện tích là bội số của e); Tuy nhiên, các hạt có điện tích phân đoạn chưa được quan sát thấy trong lý thuyết hiện đại về tương tác mạnh - sắc động lực học lượng tử - sự tồn tại của các hạt - quark - với điện tích là bội số của 1/3 đ.

Một điện tích cơ bản không thể bị phá hủy; thực tế này là nội dung của định luật bảo toàn điện tích ở cấp độ vi mô. Điện tích có thể biến mất và xuất hiện trở lại. Tuy nhiên, hai điện tích cơ bản trái dấu luôn xuất hiện hoặc biến mất.

Giá trị của một điện tích cơ bản là một hằng số tương tác điện từ và được bao gồm trong tất cả các phương trình của điện động lực học vi mô.

Giống như khái niệm khối lượng hấp dẫn của một vật trong cơ học Newton, khái niệm điện tích trong điện động lực học là khái niệm cơ bản, sơ cấp.

Sạc điện là đại lượng vật lý đặc trưng cho tính chất của hạt hay vật tham gia vào tương tác lực điện từ.

Điện tích thường được kí hiệu bằng các chữ cái q hoặc Hỏi.

Tổng số tất cả các sự kiện thực nghiệm đã biết cho phép chúng tôi rút ra các kết luận sau:

Có hai loại điện tích, thường được gọi là dương và âm.

Các khoản phí có thể được chuyển (ví dụ: bằng cách tiếp xúc trực tiếp) từ cơ thể này sang cơ thể khác. Không giống như khối lượng cơ thể, điện tích không phải là một đặc tính vốn có của một cơ thể nhất định. Cùng một cơ thể trong các điều kiện khác nhau có thể có một điện tích khác nhau.

Giống như điện tích đẩy, không giống như điện tích thu hút. Điều này cũng cho thấy sự khác biệt cơ bản giữa lực điện từ và lực hấp dẫn. Lực hấp dẫn luôn là lực hấp dẫn.

Một trong những định luật cơ bản của tự nhiên là sự xác lập bằng thực nghiệm định luật bảo toàn điện tích .

Trong một hệ cô lập, tổng đại số điện tích của mọi vật không đổi:

q 1 + q 2 + q 3 + ... +qN= const.

Định luật bảo toàn điện tích phát biểu rằng trong một hệ kín gồm các vật thể, không thể quan sát được các quá trình sinh ra hoặc biến mất của các điện tích chỉ có một dấu.

Theo quan điểm hiện đại, hạt mang điện là hạt cơ bản. Tất cả các vật thể bình thường đều được cấu tạo từ các nguyên tử, bao gồm các proton tích điện dương, các electron tích điện âm và các hạt trung tính - neutron. Proton và neutron là một phần của hạt nhân nguyên tử, các electron tạo thành vỏ electron của nguyên tử. Điện tích của proton và electron theo modulo hoàn toàn giống nhau và bằng điện tích cơ bản e.

Trong nguyên tử trung hòa, số proton trong hạt nhân bằng số electron ở lớp vỏ. Con số này được gọi là số nguyên tử . Nguyên tử của một chất nhất định có thể mất đi một hay nhiều electron hoặc nhận thêm một electron. Trong những trường hợp này, nguyên tử trung tính biến thành ion tích điện dương hoặc âm.

Một điện tích chỉ có thể được chuyển từ vật này sang vật khác trong các phần chứa một số nguyên các điện tích cơ bản. Do đó, điện tích của cơ thể là một đại lượng rời rạc:

Các đại lượng vật lý chỉ có thể nhận một dãy giá trị rời rạc được gọi là lượng tử hóa . điện tích cơ bản e là một lượng tử (phần nhỏ nhất) của điện tích. Cần lưu ý rằng trong vật lý hạt cơ bản hiện đại, người ta cho rằng sự tồn tại của cái gọi là quark - các hạt có điện tích phân số và tuy nhiên, các quark ở trạng thái tự do vẫn chưa được quan sát thấy.

Trong các thí nghiệm thông thường trong phòng thí nghiệm, các điện tích được phát hiện và đo bằng điện kế ( hoặc máy soi điện) - một thiết bị bao gồm một thanh kim loại và một mũi tên có thể xoay quanh một trục nằm ngang (Hình 1.1.1). Đầu mũi tên được cách điện với vỏ kim loại. Khi một vật tích điện tiếp xúc với thanh của một điện kế, các điện tích cùng dấu phân bố dọc theo thanh và mũi tên. Lực đẩy điện làm cho mũi tên quay theo một góc nhất định, nhờ đó người ta có thể tính được điện tích truyền vào thanh của điện kế.

Điện kế là một dụng cụ khá thô sơ; nó không cho phép người ta khảo sát lực tương tác của các điện tích. Lần đầu tiên, định luật tương tác của các điện tích cố định được phát hiện bởi nhà vật lý người Pháp Charles Coulomb vào năm 1785. Trong các thí nghiệm của mình, Coulomb đã đo lực hút và lực đẩy của các quả bóng tích điện bằng một thiết bị do ông thiết kế - cân xoắn (Hình. 1.1.2), được phân biệt bởi độ nhạy cực cao. Vì vậy, ví dụ, chùm cân bằng đã quay 1 ° dưới tác dụng của một lực theo thứ tự 10 -9 N.

Ý tưởng về các phép đo dựa trên dự đoán xuất sắc của Coulomb rằng nếu một quả bóng tích điện tiếp xúc với chính xác một quả bóng không tích điện, thì điện tích của quả đầu tiên sẽ được chia đều cho chúng. Do đó, một phương pháp đã được chỉ định để thay đổi điện tích của quả bóng lên hai, ba lần, v.v. Các thí nghiệm của Coulomb đã đo sự tương tác giữa các quả bóng có kích thước nhỏ hơn nhiều so với khoảng cách giữa chúng. Các vật thể tích điện như vậy được gọi là phí điểm.

phí điểm được gọi là vật tích điện, kích thước của nó có thể bỏ qua trong các điều kiện của bài toán này.

Dựa trên nhiều thí nghiệm, Coulomb đã thiết lập định luật sau:

Lực tương tác của các điện tích cố định tỉ lệ thuận với tích các môđun điện tích và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng:

Lực tương tác tuân theo định luật III Newton:

Chúng là lực đẩy có cùng dấu điện tích và lực hút khác dấu (Hình 1.1.3). Tương tác của các điện tích cố định gọi là tĩnh điện hoặc Coulomb sự tương tác. Phần điện động lực học nghiên cứu tương tác Coulomb được gọi là tĩnh điện .

Định luật Coulomb có giá trị đối với các vật thể tích điện điểm. Trong thực tế, định luật Coulomb hoàn toàn thỏa mãn nếu kích thước của các vật tích điện nhỏ hơn nhiều so với khoảng cách giữa chúng.

yếu tố tỷ lệ k trong định luật Coulomb phụ thuộc vào sự lựa chọn của hệ thống các đơn vị. Trong hệ SI quốc tế, đơn vị điện tích là mặt dây chuyền(CL).

mặt dây chuyền - đây là điện tích truyền trong 1 giây qua tiết diện ngang của dây dẫn với cường độ dòng điện là 1 A. Đơn vị cường độ dòng điện (Ampe) trong SI, cùng với các đơn vị đo chiều dài, thời gian và khối lượng đơn vị đo lường cơ bản.

hệ số k trong hệ SI thường được viết là:

Ở đâu - hằng số điện .

Trong hệ SI, điện tích cơ bản e bằng:

Kinh nghiệm cho thấy lực tương tác Coulomb tuân theo nguyên lý chồng chất:

Nếu một vật tích điện tương tác đồng thời với một số vật tích điện, thì lực tác dụng lên vật này bằng tổng vectơ của các lực tác dụng lên vật này từ tất cả các vật tích điện khác.

Cơm. 1.1.4 giải thích nguyên lý chồng chất bằng ví dụ về tương tác tĩnh điện của ba vật tích điện.

Nguyên lý chồng chất là một quy luật cơ bản của tự nhiên. Tuy nhiên, việc sử dụng nó đòi hỏi một số thận trọng khi đề cập đến sự tương tác của các vật thể tích điện có kích thước hữu hạn (ví dụ: hai quả cầu tích điện dẫn điện 1 và 2). Nếu nâng quả cầu thứ ba tích điện lên hệ hai quả cầu tích điện thì lực tương tác giữa quả 1 và quả 2 sẽ thay đổi do phân phối lại phí.

Nguyên lý chồng chất phát biểu rằng khi phân phối điện tích cho trước (cố định) trên mọi vật, lực tương tác tĩnh điện giữa hai vật bất kỳ không phụ thuộc vào sự có mặt của các vật mang điện tích khác.

e - =1,6 10 - 19 độ C (1,9)

Nhiều công thức tính điện bao gồm hệ số không gian là 4p. Để loại bỏ nó trong các công thức thực tế quan trọng, định luật Coulomb được viết dưới dạng sau:

Như vậy (1.11)

Từ đâu (1.12)

e 0 - gọi là hằng số điện.

§6: Lý thuyết tầm ngắn. điện trường.

Kinh nghiệm cho thấy rằng giữa các vật thể tích điện và bị từ hóa, cũng như các vật thể có dòng điện chạy qua, có các lực gọi là lực điện từ hoặc lực điện động. Hai quan điểm trái ngược nhau đã được đưa ra trong khoa học liên quan đến bản chất của các lực này. Lý thuyết trước đó (được gọi là lý thuyết tầm xa) xuất phát từ khái niệm về tác động trực tiếp của các vật thể ở khoảng cách xa mà không có sự tham gia của bất kỳ chất trung gian vật chất trung gian nào. Đồng thời, người ta cho rằng không có bằng chứng rằng một hành động như vậy xảy ra ngay lập tức, tức là. với tốc độ vô hạn (v®¥)!? Một quan điểm mới hơn, hiện đang được chấp nhận trong vật lý học, xuất phát từ ý tưởng rằng các tương tác được truyền đi với sự trợ giúp của một môi trường vật chất đặc biệt gọi là trường điện từ (đây được gọi là lý thuyết tầm ngắn). Theo lý thuyết này, tốc độ lan truyền cực đại của các tương tác bằng tốc độ ánh sáng trong chân không: v=c (c là tốc độ ánh sáng trong chân không). Thuyết tác dụng tầm xa lấy ý tưởng từ thuyết vạn vật hấp dẫn của Newton. Một mặt, những thành công to lớn của cơ học thiên thể và mặt khác, sự thất bại hoàn toàn trong việc giải thích nguyên nhân của lực hấp dẫn, đã khiến nhiều nhà khoa học nghĩ rằng lực hấp dẫn và lực điện từ không cần giải thích, mà là “bẩm sinh”. thuộc tính của bản thân vật chất. Về mặt toán học, lý thuyết về tác dụng tầm xa đã đạt đến mức độ hoàn thiện cao nhờ công trình của Laplace, Gaus, Ostrogradsky, Ampère, Poisseau. Nó được theo sau bởi hầu hết các nhà vật lý cho đến cuối thế kỷ 19. Michael Faraday gần như là người duy nhất có quan điểm khác. Ông là người sáng lập lý thuyết vật lý của trường điện từ. Theo lý thuyết của Faraday, hành động của cơ thể này lên cơ thể khác có thể được thực hiện trực tiếp khi tiếp xúc hoặc truyền qua một phương tiện trung gian. Do đó, trọng tâm của sự chú ý từ việc nghiên cứu điện tích và dòng điện, vốn là đối tượng chính của lý thuyết tác dụng tầm xa, Faraday đã chuyển sang nghiên cứu không gian xung quanh. Không gian này với các lực tác dụng trong nó được gọi là trường điện từ.

Tương tác điện được thực hiện theo sơ đồ:

điện tích ® trường ® điện tích,

những, cái đó. mỗi điện tích tạo ra một điện trường xung quanh chính nó, điện trường này tác dụng lực lên tất cả các hạt mang điện khác trong trường này. Maxwell đã chỉ ra rằng các tương tác điện từ phải lan truyền với tốc độ ánh sáng trong chân không c»3·10 8 m/s. Đây là lập luận chính ủng hộ lý thuyết tầm ngắn. Về bản chất của điện trường, chúng ta có thể nói rằng nó là vật chất, tức là tồn tại và có những thuộc tính vốn có của nó. Trong số các tính chất quan trọng nhất của trường điện từ là:

1. Điện trường được tạo ra bởi các điện tích và lấp đầy toàn bộ không gian.

2. Điện trường tác dụng lên điện tích một lực nào đó.

Nguyên lý chồng chất trường. mật độ điện tích.

Cho điện trường tạo bởi điện tích q 1 . Nếu đối với một điểm nhất định của trường, được xác định bởi vectơ bán kính r 12 , theo định luật Coulomb, lấy tỷ lệ

rõ ràng là tỷ lệ này không còn phụ thuộc vào điện tích thử q 2 và do đó biểu thức ở vế phải của (1.13) có thể đóng vai trò là đặc trưng của trường do điện tích q 1 tạo ra. Giá trị này được gọi là cường độ điện trường E!

Độ lớn của email căng thẳng. trường cách điện tích q một khoảng r là

Căng thẳng là một đại lượng vectơ. Ở dạng vectơ, nó có dạng:

Khi tính đến (1.15), định luật Coulomb (1.4) có thể được viết là:

Từ (1.17) thấy rằng cường độ điện trường bằng lực tác dụng lên duy nhất tích cực sạc điện.

Kích thước lực căng [E]=H/Kl

Nguyên lý chồng chất

Kinh nghiệm cho thấy rằng đối với một điện trường, nguyên lý chồng trường:

Nếu - cường độ của các trường được tạo bởi các điện tích riêng lẻ tại bất kỳ điểm nào trong không gian, thì cường độ tại cùng một điểm bằng tổng các cường độ.

trong đó r i là vectơ bán kính hướng từ điện tích q i đến điểm quan sát.

Nguyên tắc này có hiệu lực cho đến kích thước của hạt nhân r~10 - 15 mét.

Chúng tôi chú ý đến thực tế là trong (1.18) cường độ cộng lại véc tơ! Sử dụng các công thức (1.15) và (1.18), người ta có thể tính được cường độ điện trường được tạo ra không chỉ bởi các điện tích điểm mà còn bởi các vật tích điện có hình dạng bất kỳ.

mật độ điện tích.

Nếu cơ thể bị tính phí lớn và không thể được coi là điểm tích điện, thì để tính độ mạnh của email. trường của một cơ thể như vậy, cần phải biết sự phân bố điện tích bên trong cơ thể này. Sự phân bố này được đặc trưng bởi một hàm gọi là mật độ thể tích của các điện tích. A-ưu tiên, mật độ điện tích lớn gọi điện

Sự phân bố điện tích được coi là đã biết nếu biết hàm r = r(x,y,z).

Nếu các điện tích nằm trên bề mặt, thì mật độ điện tích bề mặt

Sự phân bố điện tích trên bề mặt được coi là đã biết nếu biết hàm s= s(x, y, z).

Nếu các khoản phí được phân phối dọc theo dòng, thì chúng tôi giới thiệu mật độ điện tích tuyến tính, mà theo định nghĩa là:

Phân bố điện tích được coi là đã biết nếu biết hàm t =t(x,y,z).

§8: Đường sức điện trường. Cường độ trường của một điện tích điểm.

Điện trường được coi là đã biết nếu biết vectơ cường độ tại mỗi điểm trong không gian. Bạn có thể đặt hoặc biểu diễn một trường trên giấy theo cách phân tích hoặc đồ họa bằng cách sử dụng đường dây điện.

Giá trị của một điện tích cơ bản là một hằng số tương tác điện từ và được bao gồm trong tất cả các phương trình của điện động lực học vi mô.