Elektrostatika

Straipsnis iš Vikipedijos, laisvosios enciklopedijos.

Elektroskopas – prietaisas krūviui aptikti. Įelektrintos plokštelės (geltonos) stumia viena kitą ir prasiskečia
Elektroskopas – prietaisas krūviui aptikti. Įelektrintos plokštelės (geltonos) stumia viena kitą ir prasiskečia

Elektrostatika – tai fizikos šaka, kuri nagrinėja nejudančius krūvius ir jų sukurtą elektrostatinį lauką.

Turinys

[taisyti] Krūvis

Elektros krūvis yra fundamentali kai kurių subatominių dalelių sąvybė, kuri nusako elektromagnetinę sąveiką. Krūvis yra kvantuotas dydis, elementariojo krūvio e kartotinis. Jis gali būti teigiamas arba neigiamas. Tačiau atrasta dalelių, kurios turi trupmeninį krūvį \pm\frac{1}{3} ir \pm\frac{2}{3}. Šios dalelės yra kvarkai.

[taisyti] Kulono jėga

Tarp dviejų nejudančių krūvių veikiančią jėgą galime paskaičiuoti pagal šią formulę:

F=\frac{q_1 q_2}{4\pi\varepsilon_{o}r^2}

Čia

Laikoma, kad teigiama jėga yra stūmos, o neigiama – traukos, nes to paties ženklo krūviai vienas kitą stumia, o skirtingų ženklų krūviai vienas kitą traukia. Galima užrašyti šią formulę vektorine forma.

\vec{F}=\frac{q_1 q_2 \vec{r}}{4\pi\varepsilon_{o}r^3}

[taisyti] Elektrostatinis laukas

Sąveika tarp dviejų krūvių perduodama per elektrostatinį lauką. Tai yra tam tikra materijos forma.

\vec{F}=q \vec{E}

Taigi taškinio krūvio q kuriamas elektrostatinis laukas gali būti apskaičiuotas pagal formulę:

\vec{E}=\frac{q \vec{r}}{4\pi\varepsilon_{o}r^3}

[taisyti] Elektrostatinis potencialas

Elektrostatinis laukas yra potencialinis. Todėl jį galima išreikšti kaip skaliarinės funkcijos gradientą. Ta funkcija yra \varphi (potencialas).

E = - \nabla \varphi

Tai reiškia, kad darbas neatliekamas krūvį perkeliant uždara trajektorija, nes tada potencialų skirtumas yra 0.

\varphi=\frac{W}{q}

W – potencinė energija, kurią turi krūvis q

[taisyti] Gauso dėsnis

Gauso dėsnis yra fundamentalesnis dėsnis už Kulono dėsnio. Iš Gauso dėsnio galima išvesti Kulono dėsnį, o iš Kulono dėsnio negalima išvesti Gauso dėsnio.

\oint_S  E \cdot \mathrm{d}S =  \frac{\int_V \rho \cdot dV}{\varepsilon_o}

ρ yra tūrinis krūvio tankis. Gauso dėsnis nusako elektrinio lauko srauto per uždarą paviršių priklausomybę nuo tūrinio krūvio tankio. Praktiškai Gauso dėsnis naudojamas tik esant didelei simetrijai (tada nelieka integralų). Tada jis labai supaprastina skaičiavimus. Begalinės plokštumos kuriamas elektrinis laukas pagal Gauso dėsnį yra E=\frac{\sigma}{\varepsilon_o}. Jis priklauso tik nuo paviršinio krūvio tankio ir nepriklauso nuo atstumo iki plokštumos. Taigi plokštumos kuriamas elektrinis laukas yra vienalytis. Kartais sakoma, kad jis yra homogeninis.

Gauso dėsnis dar gali būti užrašytas diferencialine forma.

\nabla \cdot \varepsilon_o E = \rho

[taisyti] Nuorodos