1. Elektrostatinis laukas vakuume
1. 1.Elektros krūvis. Krūvio diskretiškumas(kvantavimas). Krūvio tvermės dėsnis.
Ekspermentiškai buvo nustatyta kad tam tikromis sąlygomis kūnai įgyja tam tikras savybes kurios lemia sąveiką tarp tų kūnų. Buvo nustatyta kad esama 2 rušių elektros krūvių. (teigiami , neigiami) pagal susitarimą elektrono krūvis neigiamas protono teigiamas. Vienodo ženklo krūviais įelektrinti kūnai vienas kita stumia ir priešingai. Matuojama kulonais.
? Kvantavimas.Kiekvieno makroskopinio krūvio elektros krūvis yra tam tikro krūvio e vadinamo elementariuoju kartotinis (e = 1,6*10-19 C)
Bet koks kūno įelektrinimas yra susijęs su krūvio atskyrimu t.y. iš vieno kūno krūviai yra paimami ir perduodami kitam kūnui bendras sitemos krūvis išlieka nepakitęs. Remiantis ekspermentų nustatytais rezultatais buvo suformuluotas krūvio tvermės dėsnis : Uždaros sistemos krūvių algebrinė suma vykstant bet kokiems procesams išlieka pastovi :
Elektros krūvis reliatyviškai yra invarijantiškas t.y. jis nepriklauso nuo to ar krūvis juda ar nejuda.
1. 2.Krūvių sąveika ir Kulono dėsnis.
Tarp įelektrintų krūvių veikia artiveikos sąveikos jėgos, t.y. sąveikos jėga persiduodanti baigtiniu greičiu . Dviejū taškinių eletros krūvių elektrostatinės sąveikos jėga yra tiesiogiai proporcinga tų krūvių Q1 ir Q2 sandaugai ir atvirkščiai proporcinga atstumo tarp jų kvadratui.
Nagrinėjant sąveiką tarp įelektrintų kūnų buvo nustatyta kad sąveika apskaičiuojama k – koeficientas kuris priklauso nuo matavimo vienetų pasirinkimo. Sąveikos jėgos priklauso nuo sąveikaujančių kūnų krūvio ženklo. Ekspermentiškai nustatyta kad bet koks kūnas gali įgyti tik tais diskretinį krūvį ir bendras jo krūvis butų išreiškiamas Q = n e n – čia bet koks skaičius (dalelių) ,e – mažiausio krūvio dalelė. Neigiamą krūvį turi elektronas , teigiamą – protonoas. Elektrizuotis gali visi gamtoje esantys kūnai .
1. 4. Taškinio krūvio elektrinis laukas. Elektrostatinių laukų superpozicijos principas
Tarkim, kad elektrinį lauką sukuria keletas nejudančių krūvių :
Keleto krūvių sukurtas atstojamasis laukas yra lygus atskirų krūvių sukurtų laukų vektorinei sumai.
1. 5.Elektrinis dipolis. Dipolio sukurto elektrinio lauko stiprio skaičiavimas (be išvedimo geometrinė schema)
Elektriniu dipoliu vadinama sistema iš dviejų vienodo dydžių ir priešingo ženklo krūvių +q ir –q atstumas tarp kurių yra labai mažas lyginant su atstumu iki nagrinėjamo lauko taškų. Dipolio petys l, juo vadinamas vektorius nukreiptas iš neigiamo į teigiamą krūvį. Jo modulis lygus atstumui tarp krūvių.
Elektrinis dipolis yra neutralus, taciau teigiamų ir neigiamų krūvių padėtys erdvėje nesutampa.
1. 6.Elektrinio lauko stiprio vektoriaus srautas. Gauso dėsnis. Begalinės tolygiai įelektrintos plokštumos elektrostatinio lauko stiprio apskaičiavimas taikant Gauso dėsnį.
Elektrostatinio lauko srautas per bet kokios formos uždarą paviršių yra lygus krūvių algebrinei sumai, kuriuos uždaro tas paviršius padalintas iš .
1. 7. Darbas atliekamas perkeliant krūvį elektriniame lauke.
(brezinukas)
Šitas integralas parodo, kad nepriklauso nuo trajektorijos tai tada toks laukas yra potencialinis o jame veikiančios jėgos vadinamos koncervatyviosiomis jėgomis.E vektoriaus cirkuliacija parodo kad laukas potencialinis. Elektrostatinio lauko stiprio vektoriaus cirkuliacija lygi 0.
1. 8-9.Krūvio elektrostatiniame lauke potencinė energija. Elektrostatinio lauko potencialas, potencialų skirtumas. Ekvipotencialinis paviršius.
Krūvis esantis potencialiniamelauke turi potencinės energijos.
Elektrinio lauko potencialas savo skaitine verte yra lygus darbui perkeliant teigiamą vienetinį krūvį iš duoto taško į begalybę.
1. 10.Elektrinio lauko stiprio ir potencialo ryšys. (brezinys)
Potencialui galioja superpozicijos proncipas.
2. Elektrostatinis laukas dielektrike
2.1. Dielektrikai. Laisvieji ir surištieji krūvininkai. Poliniai ir nepoliniai dielektrikai
Laisvieji ir surištieji krūvininkai. Nagrinėjant medžiagos elektrinį laidumą, elektringosios dalelės vadinamos krūvininkais, ir minėtuoju požiūriu jie skirstomi i surištuosius ir laisvuosius. Surištaisiais laikomi tie krūvininkai, kurie priklauso konkrečiam atomui ar molekulei, taip pat kietojo kristalinio kūno jonai. Veikiami nuolatinio elektrinio lauko, surištieji krūvininkai tik šiek tiek pasislenka nuo pusiausvyros padėties, ir nesudaro elektros srovės. Visi kiti krūvininkai vadinami laisvaisiais. Dažniausiai tai laisvieji elektronai ir jonai, kurie, veikiami elektrinio lauko, juda kryptingai ir sudaro elektros srovę. Laisvaisiais taip pat vadinami kūno ,,pertekliniai“ krūvininkai, t.y. tos elektringosios dalelės, dėl kurių kūnas įsielektrina.
Poliniai ir nepoliniai dielektrikai. Dielektriku, arba izoliatoriumi, vadinama medžiaga, kurioje laisvųjų krūvininkų koncentracija yra labai maža; del to dielektrikai blogai praleidžia elektros srovę. Visų teigiamų molekulės elektros krūvių bendras poveikis bet kokiam taškiniam elektros krūviui, esančiam toli nuo molekulės, yra ekvivalentus tam tikro taškinio teigiamo elektros krūvio +q
poveikiui. Šio tariamo elektros krūvio +q buvimo vietą vadiname molekulės teigiamų elektros krūvių centru. Analogiškai nustatomas molekulės neigiamiems elektros krūviams ekvivalentus taškinis krūvis. Kadangi molekulė yra elektriškai neutrali, tai turi galioti lygybe |+q|= |-q|= q. Elektros krūvio centrų padėtis molekulėje priklauso nuo jos sandaros. Jei elektringosios dalelės molekulėje pasiskirsčiusios nesimetriškai, tai teigiamų ir neigiamų elektros krūvio centrai yra nutolę vienas nuo kito atstumu l. Tokia molekulė vadinama poline molekule. Kiekviena polinė molekulė apibūdinama elektriniu dipoliniu momentu p= ql . Čia dipolio petys l, kartu ir vektorius p nukreiptas nuo neigiamų elektros krūvių centro link teigiamų elektros krūvių centro. Polinės yra vandens, druskos rugšties ir daugelio kitų medžiagų molekulės. Iš polinių molekulių sudarytas dielektrikas vadinamas poliniu.