ไฟฟ้ากระแส- ศาสตร์แห่งคุณสมบัติของสนามแม่เหล็กไฟฟ้า

สนามแม่เหล็กไฟฟ้า- พิจารณาจากการเคลื่อนที่และปฏิกิริยาของอนุภาคที่มีประจุ

การปรากฏตัวของสนามไฟฟ้า/สนามแม่เหล็ก- นี่คือการกระทำของแรงไฟฟ้า/แม่เหล็ก:
1) แรงเสียดทานและแรงยืดหยุ่นในจักรวาลมหภาค
2) การกระทำของแรงไฟฟ้า/แม่เหล็กในพิภพเล็ก (โครงสร้างอะตอม การควบรวมอะตอมเป็นโมเลกุล การเปลี่ยนแปลงของอนุภาคมูลฐาน)

การค้นพบสนามไฟฟ้า/สนามแม่เหล็ก- เจ. แม็กซ์เวลล์.

ไฟฟ้าสถิต

สาขาไฟฟ้าพลศาสตร์ศึกษาวัตถุที่มีประจุไฟฟ้าขณะอยู่นิ่ง

อนุภาคมูลฐานอาจมีอีเมล์ ประจุแล้วจึงเรียกว่าประจุ
- มีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกันด้วยแรงที่ขึ้นอยู่กับระยะห่างระหว่างอนุภาค แต่เกินกว่าแรงโน้มถ่วงร่วมกันหลายเท่า (ปฏิกิริยานี้เรียกว่าแม่เหล็กไฟฟ้า)

ค่าไฟฟ้า- ปริมาณทางกายภาพกำหนดความเข้มของปฏิกิริยาทางแม่เหล็กไฟฟ้า
ประจุไฟฟ้ามี 2 สัญญาณ คือ บวกและลบ
อนุภาคที่มีประจุเหมือนกันจะผลักกัน และอนุภาคที่มีประจุต่างกันจะดึงดูดกัน
โปรตอนมีประจุบวก อิเล็กตรอนมีประจุลบ และนิวตรอนมีความเป็นกลางทางไฟฟ้า

ค่าใช้จ่ายเบื้องต้น- ค่าธรรมเนียมขั้นต่ำที่ไม่สามารถแบ่งได้
เราจะอธิบายการมีอยู่ของแรงแม่เหล็กไฟฟ้าในธรรมชาติได้อย่างไร? - วัตถุทั้งหมดมีอนุภาคที่มีประจุ
ในสภาวะปกติ ร่างกายจะเป็นกลางทางไฟฟ้า (เนื่องจากอะตอมเป็นกลาง) และ แรงแม่เหล็กไฟฟ้าไม่ปรากฏ

ร่างกายถูกชาร์จถ้ามีประจุเกินป้ายใด ๆ
มีประจุลบ - หากมีอิเล็กตรอนมากเกินไป
มีประจุบวก - หากขาดอิเล็กตรอน

การใช้พลังงานไฟฟ้าของร่างกาย- นี่เป็นวิธีหนึ่งในการรับวัตถุที่มีประจุเช่นโดยการติดต่อ)
ในกรณีนี้ วัตถุทั้งสองมีประจุ และประจุอยู่ตรงข้ามกันในเครื่องหมาย แต่มีขนาดเท่ากัน

ในระบบปิด ผลรวมพีชคณิตของประจุของอนุภาคทั้งหมดยังคงไม่เปลี่ยนแปลง
(... แต่ไม่ใช่จำนวนอนุภาคที่มีประจุ เนื่องจากมีการเปลี่ยนแปลงของอนุภาคมูลฐาน)

ระบบปิด- ระบบอนุภาคที่อนุภาคมีประจุไม่เข้ามาจากภายนอกและไม่ทางออก

กฎพื้นฐานของไฟฟ้าสถิต

แรงปฏิสัมพันธ์ระหว่างวัตถุที่มีประจุคงที่สองจุดในสุญญากาศนั้นเป็นสัดส่วนโดยตรงกับผลคูณของโมดูลประจุและเป็นสัดส่วนผกผันกับกำลังสองของระยะห่างระหว่างพวกมัน

เมื่อไร เนื้อความถือเป็นเนื้อจุด? - หากระยะห่างระหว่างกันหลายครั้ง ขนาดเพิ่มเติมโทร.
หากวัตถุทั้งสองมีประจุไฟฟ้า วัตถุทั้งสองจะมีปฏิกิริยาโต้ตอบกันตามกฎของคูลอมบ์

หน่วยประจุไฟฟ้า: 1 C คือประจุที่ไหลผ่านหน้าตัดของตัวนำใน 1 วินาทีที่กระแสไฟฟ้า 1 A
1 C - ประจุขนาดใหญ่มาก
ประจุธาตุ:

เป็นเรื่องปกติที่จะเขียนค่าสัมประสิทธิ์สัดส่วนในกฎของคูลอมบ์ในรูปแบบสุญญากาศ

ค่าคงที่ทางไฟฟ้าอยู่ที่ไหน

กฎของคูลอมบ์สำหรับขนาดของแรงปฏิสัมพันธ์ระหว่างประจุในตัวกลางใดๆ (ในหน่วย SI):

ค่าคงที่ไดอิเล็กตริกของตัวกลางแสดงคุณสมบัติทางไฟฟ้าของตัวกลาง ในสุญญากาศ

ดังนั้นแรงคูลอมบ์จึงขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของตัวกลางระหว่างวัตถุที่มีประจุ

ไฟฟ้าสถิตและกฎของกระแสตรง - ฟิสิกส์เจ๋งๆ

ไฟฟ้าสถิตจะศึกษาคุณสมบัติและอันตรกิริยาของประจุที่อยู่นิ่งในกรอบอ้างอิงที่นำมาพิจารณา

ธรรมชาติมีเพียงสองประเภทเท่านั้น ค่าไฟฟ้า– เชิงลบและบวก ประจุบวกอาจปรากฏบนแท่งแก้วที่ถูด้วยหนัง และประจุลบอาจปรากฏบนสีเหลืองอำพันที่ถูด้วยขนสัตว์

เป็นที่รู้กันว่าร่างกายทั้งหมดประกอบด้วยอะตอม ในทางกลับกัน อะตอมประกอบด้วยนิวเคลียสที่มีประจุบวกและอิเล็กตรอนที่หมุนรอบอะตอม เนื่องจากอิเล็กตรอนมีประจุลบและนิวเคลียสมีประจุบวก อะตอมโดยรวมจึงมีความเป็นกลางทางไฟฟ้า เมื่อสัมผัสกับภายนอก มันสามารถสูญเสียอิเล็กตรอนตั้งแต่หนึ่งตัวขึ้นไปและกลายเป็นไอออนที่มีประจุบวก ถ้าอะตอม (หรือโมเลกุล) ติดอิเล็กตรอนเพิ่มเติมเข้ากับตัวเอง มันก็จะกลายเป็นไอออนลบ

ดังนั้นประจุไฟฟ้าจึงสามารถดำรงอยู่ได้ในรูปของไอออนและอิเล็กตรอนเชิงลบหรือบวก มี "ไฟฟ้าฟรี" ชนิดหนึ่ง - อิเล็กตรอนเชิงลบ ดังนั้นหากร่างกายมีประจุบวก ก็จะมีอิเล็กตรอนไม่เพียงพอ และหากเป็นลบก็จะมีประจุส่วนเกิน

คุณสมบัติทางไฟฟ้าของสารใด ๆ ถูกกำหนดโดยโครงสร้างอะตอมของมัน อะตอมสามารถสูญเสียอิเล็กตรอนไปหลายตัวได้ ซึ่งในกรณีนี้เรียกว่าการแตกตัวเป็นไอออนแบบทวีคูณ นิวเคลียสของอะตอมประกอบด้วยโปรตอนและนิวตรอน โปรตอนแต่ละตัวจะมีประจุเช่นนั้น เท่ากับการชาร์จอิเล็กตรอน แต่มีเครื่องหมายตรงกันข้าม นิวตรอนเป็นอนุภาคที่เป็นกลางทางไฟฟ้า (ไม่มีประจุไฟฟ้า)

นอกจากโปรตอนและอิเล็กตรอนแล้ว อนุภาคมูลฐานอื่นๆ ยังมีประจุไฟฟ้าอีกด้วย ประจุไฟฟ้าเป็นส่วนสำคัญของอนุภาคมูลฐาน

ค่าธรรมเนียมที่น้อยที่สุดถือเป็นค่าธรรมเนียม เท่ากับการชาร์จอิเล็กตรอน. มันก็เรียกว่า ค่าใช้จ่ายเบื้องต้นซึ่งมีค่าเท่ากับ 1.6·10 -19 C ประจุใดๆ จะเป็นผลคูณของประจุอิเล็กตรอนจำนวนเต็ม ดังนั้นการเกิดกระแสไฟฟ้าในร่างกายจึงไม่สามารถเกิดขึ้นได้อย่างต่อเนื่อง แต่จะเกิดเป็นขั้นๆ เท่านั้น (แยกกัน) ตามปริมาณประจุของอิเล็กตรอน

หากวัตถุที่มีประจุบวกเริ่มชาร์จใหม่ (ชาร์จด้วยไฟฟ้าลบ) ประจุจะไม่เปลี่ยนแปลงทันที แต่จะลดลงเหลือศูนย์ก่อน จากนั้นจึงได้รับศักย์ไฟฟ้าเชิงลบเท่านั้น จากนี้เราก็สรุปได้ว่าพวกเขาชดเชยกัน ข้อเท็จจริงนี้นำนักวิทยาศาสตร์ไปสู่ข้อสรุปว่าร่างกายที่ "ไม่มีประจุ" มักจะมีประจุของสัญญาณบวกและลบซึ่งมีอยู่ในปริมาณที่การกระทำของพวกมันชดเชยซึ่งกันและกันอย่างสมบูรณ์

ในระหว่างการใช้พลังงานไฟฟ้า แรงเสียดทานจะแยก "องค์ประกอบ" ที่เป็นลบและบวกที่มีอยู่ใน "วัตถุที่ไม่มีประจุ" อันเป็นผลมาจากการเคลื่อนที่ขององค์ประกอบเชิงลบของร่างกาย (อิเล็กตรอน) ทั้งสองร่างได้รับกระแสไฟฟ้าหนึ่งในนั้นคือลบและตัวที่สองเป็นบวก จำนวนประจุที่ "ไหล" จากองค์ประกอบหนึ่งไปยังอีกองค์ประกอบหนึ่งจะคงที่ตลอดกระบวนการทั้งหมด

จากนี้เราก็สรุปได้ว่า ค่าธรรมเนียมไม่ได้ ถูกสร้างขึ้นและไม่หายไป แต่เพียง "ไหล" จากร่างหนึ่งไปยังอีกร่างหนึ่งหรือเคลื่อนไปภายในนั้นนี่คือสาระสำคัญของกฎการอนุรักษ์ประจุไฟฟ้า เมื่อเกิดการเสียดสี วัสดุหลายชนิดจะถูกใช้พลังงานไฟฟ้า เช่น เอโบไนต์ แก้ว และอื่นๆ อีกมากมาย ในหลายอุตสาหกรรม (สิ่งทอ กระดาษ และอื่นๆ) การมีไฟฟ้าสถิตถือเป็นปัญหาทางวิศวกรรมที่ร้ายแรง เนื่องจากการใช้ไฟฟ้าขององค์ประกอบที่เกิดจากการเสียดสีของกระดาษ ผ้า หรือผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรมอื่นๆ กับชิ้นส่วนเครื่องจักรอาจทำให้เกิดเพลิงไหม้และการระเบิดได้

กฎการอนุรักษ์ประจุสามารถกำหนดได้สั้นกว่า - ในระบบแยก ผลรวมเชิงพีชคณิตขององค์ประกอบที่มีประจุยังคงที่:

กฎนี้ยังใช้ได้กับการเปลี่ยนแปลงร่วมกันของอนุภาคมูลฐานต่างๆ ที่ประกอบเป็นอะตอมและนิวเคลียสโดยรวม

กฎการอนุรักษ์ประจุไฟฟ้าระบุว่าผลรวมพีชคณิตของประจุในระบบปิดด้วยไฟฟ้าจะถูกอนุรักษ์ไว้

กฎการอนุรักษ์ประจุเป็นจริงอย่างแน่นอน บน ช่วงเวลานี้ต้นกำเนิดของมันถูกอธิบายอันเป็นผลมาจากหลักการของค่าคงที่ของเกจ ข้อกำหนดของค่าคงที่สัมพัทธภาพนำไปสู่ความจริงที่ว่ากฎหมายอนุรักษ์ประจุมี ท้องถิ่นตัวอักษร: การเปลี่ยนแปลงประจุในปริมาณที่กำหนดไว้ล่วงหน้าจะเท่ากับการไหลของประจุข้ามขอบเขต ในสูตรเดิมก็สามารถทำได้ กระบวนการต่อไป: ประจุจะหายไปที่จุดหนึ่งในอวกาศและปรากฏขึ้นที่จุดอื่นทันที อย่างไรก็ตาม กระบวนการดังกล่าวจะไม่แปรผันในเชิงสัมพัทธภาพ: เนื่องจากทฤษฎีสัมพัทธภาพของการพร้อมกัน ในบางกรอบอ้างอิง ประจุจะปรากฏในตำแหน่งใหม่ก่อนที่จะหายไปในตำแหน่งก่อนหน้า และในบางกรอบ ประจุจะปรากฏในตำแหน่งใหม่ หลังจากที่หายไปจากคราวที่แล้ว นั่นคือจะมีช่วงระยะเวลาหนึ่งซึ่งการเรียกเก็บเงินจะไม่ถูกเก็บไว้ ข้อกำหนดของท้องถิ่นช่วยให้เราสามารถเขียนกฎหมายการอนุรักษ์ค่าธรรมเนียมในรูปแบบส่วนต่างและอินทิกรัลได้

เรียกเก็บกฎหมายอนุรักษ์และเกจค่าคงที่

ทฤษฎีกายภาพระบุว่ากฎการอนุรักษ์แต่ละข้อมีพื้นฐานอยู่บนหลักการพื้นฐานของความสมมาตรที่สอดคล้องกัน กฎการอนุรักษ์พลังงาน โมเมนตัม และโมเมนตัมเชิงมุมสัมพันธ์กับคุณสมบัติของความสมมาตรของกาลอวกาศ กฎการอนุรักษ์ประจุไฟฟ้า แบริออน และเลปตันไม่เกี่ยวข้องกับคุณสมบัติของกาล-อวกาศ แต่มีความสมมาตรของกฎฟิสิกส์ที่เกี่ยวข้องกับการแปลงเฟสในพื้นที่นามธรรมของตัวดำเนินการทางกลควอนตัมและเวกเตอร์สถานะ ฟิลด์ที่เรียกเก็บเงินใน ทฤษฎีควอนตัมฟิลด์ต่างๆ อธิบายได้ด้วยฟังก์ชันคลื่นที่ซับซ้อน โดยที่ x คือพิกัดกาล-อวกาศ อนุภาคที่มีประจุตรงกันข้ามจะสอดคล้องกับฟังก์ชันของสนามซึ่งมีเครื่องหมายของเฟสต่างกัน ซึ่งถือได้ว่าเป็นพิกัดเชิงมุมใน "พื้นที่ประจุ" สองมิติที่สมมติขึ้นมา กฎหมายการอนุรักษ์ประจุเป็นผลสืบเนื่องมาจากค่าคงที่ของลากรองจ์ภายใต้การเปลี่ยนแปลงเกจทั่วโลกของประเภท โดยที่ Q คือประจุของอนุภาคที่อธิบายโดยสนาม และเป็นจำนวนจริงตามอำเภอใจที่เป็นพารามิเตอร์และไม่ขึ้นกับปริภูมิ- พิกัดเวลาของอนุภาค การแปลงดังกล่าวไม่เปลี่ยนโมดูลัสของฟังก์ชัน จึงเรียกว่า unitary U(1)

กฎการอนุรักษ์ประจุในรูปแบบอินทิกรัล

โปรดจำไว้ว่าความหนาแน่นฟลักซ์ของประจุไฟฟ้าเป็นเพียงความหนาแน่นกระแส ความจริงที่ว่าการเปลี่ยนแปลงประจุในปริมาตรเท่ากับกระแสรวมที่ผ่านพื้นผิวสามารถเขียนได้ในรูปแบบทางคณิตศาสตร์:

ต่อไปนี้เป็นบริเวณใดๆ ก็ตามในพื้นที่สามมิติ - ขอบเขตของบริเวณนี้ - ความหนาแน่นของประจุ - ความหนาแน่นกระแส (ความหนาแน่นฟลักซ์ของประจุไฟฟ้า) ที่ข้ามขอบเขต

กฎการอนุรักษ์ประจุในรูปแบบดิฟเฟอเรนเชียล

ด้วยการย้ายไปยังปริมาตรที่น้อยที่สุดและใช้ทฤษฎีบทของสโตกส์ตามความจำเป็น เราสามารถเขียนกฎการอนุรักษ์ประจุใหม่ในรูปแบบดิฟเฟอเรนเชียลเฉพาะที่ (สมการความต่อเนื่อง)

กฎการอนุรักษ์ประจุในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

กฎของเคอร์ชอฟเกี่ยวกับกระแสเป็นไปตามกฎการอนุรักษ์ประจุโดยตรง การรวมกันของตัวนำและส่วนประกอบวิทยุอิเล็กทรอนิกส์ถูกนำเสนอเป็นระบบเปิด การไหลเข้าของค่าใช้จ่ายทั้งหมดเข้า ระบบนี้เท่ากับยอดรวมของประจุออกจากระบบ กฎของเคอร์ชอฟถือว่าระบบอิเล็กทรอนิกส์ไม่สามารถเปลี่ยนแปลงประจุทั้งหมดได้อย่างมีนัยสำคัญ

การตรวจสอบการทดลอง

การทดสอบทดลองที่ดีที่สุดของกฎการอนุรักษ์ประจุไฟฟ้าคือการค้นหาการสลายตัวของอนุภาคมูลฐานที่จะได้รับอนุญาตในกรณีของการอนุรักษ์ประจุแบบไม่เข้มงวด ไม่เคยสังเกตการสลายตัวดังกล่าว ข้อ จำกัด การทดลองที่ดีที่สุดเกี่ยวกับความน่าจะเป็นของการละเมิดกฎการอนุรักษ์ประจุไฟฟ้ามาจากการค้นหาโฟตอนที่มีพลังงาน เมค 2/2 data 255 keV เกิดจากการสลายอิเล็กตรอนไปเป็นนิวตริโนและโฟตอน:

อย่างไรก็ตาม มีข้อโต้แย้งทางทฤษฎีว่าการสลายตัวของโฟตอนเดี่ยวดังกล่าวไม่สามารถเกิดขึ้นได้ แม้ว่าประจุจะไม่ได้รับการอนุรักษ์ไว้ก็ตาม กระบวนการที่ไม่อนุรักษ์ประจุที่ไม่ปกติอีกประการหนึ่งคือการเปลี่ยนอิเล็กตรอนไปเป็นโพซิตรอนโดยธรรมชาติและการหายไปของประจุ (การเปลี่ยนไปสู่มิติเพิ่มเติม การขุดอุโมงค์จากเบรน ฯลฯ) ข้อจำกัดทางการทดลองที่ดีที่สุดเกี่ยวกับการหายตัวไปของอิเล็กตรอนพร้อมกับประจุไฟฟ้า และการสลายบีตาของนิวตรอนโดยไม่มีการปล่อยอิเล็กตรอน

กฎการอนุรักษ์ประจุ

ไม่ใช่ปรากฏการณ์ทางธรรมชาติทั้งหมดที่สามารถเข้าใจและอธิบายได้โดยใช้แนวคิดและกฎของกลศาสตร์ ทฤษฎีโมเลกุล-จลน์ของโครงสร้างของสสาร และอุณหพลศาสตร์ วิทยาศาสตร์เหล่านี้ไม่ได้กล่าวถึงธรรมชาติของแรงที่ยึดอะตอมและโมเลกุลแต่ละอะตอมและยึดอะตอมและโมเลกุลของสารไว้ในสถานะของแข็งที่ระยะห่างจากกัน กฎปฏิสัมพันธ์ของอะตอมและโมเลกุลสามารถเข้าใจและอธิบายได้บนพื้นฐานของแนวคิดที่ว่าประจุไฟฟ้ามีอยู่จริงในธรรมชาติ

ปรากฏการณ์ที่ง่ายที่สุดและเกิดขึ้นในชีวิตประจำวันมากที่สุดซึ่งมีการเปิดเผยข้อเท็จจริงของการมีอยู่ของประจุไฟฟ้าในธรรมชาติคือการทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าในร่างกายเมื่อสัมผัสกัน อันตรกิริยาของวัตถุที่ตรวจพบระหว่างการเกิดกระแสไฟฟ้าเรียกว่าอันตรกิริยาทางแม่เหล็กไฟฟ้า และปริมาณทางกายภาพที่กำหนดอันตรกิริยาทางแม่เหล็กไฟฟ้าเรียกว่าประจุไฟฟ้า ความสามารถของประจุไฟฟ้าในการดึงดูดและผลักกันบ่งบอกถึงการมีอยู่ของประจุไฟฟ้าทั้งสอง หลากหลายชนิดค่าใช้จ่าย: บวกและลบ

ประจุไฟฟ้าสามารถปรากฏได้ไม่เพียงแต่เป็นผลมาจากการใช้พลังงานไฟฟ้าเมื่อวัตถุสัมผัสกัน แต่ยังเกิดขึ้นระหว่างปฏิสัมพันธ์อื่น ๆ ด้วย เช่น ภายใต้อิทธิพลของแรง (เอฟเฟกต์เพียโซอิเล็กทริก) แต่มักจะอยู่ในระบบปิดซึ่งไม่รวมประจุ สำหรับปฏิสัมพันธ์ใดๆ ของวัตถุ ผลรวมของพีชคณิต (เช่น โดยคำนึงถึงเครื่องหมาย) ของประจุไฟฟ้าของวัตถุทั้งหมดจะยังคงที่ ข้อเท็จจริงที่สร้างขึ้นจากการทดลองนี้เรียกว่ากฎการอนุรักษ์ประจุไฟฟ้า

ไม่มีที่ไหนและไม่เคยมีในธรรมชาติที่ประจุไฟฟ้าที่มีสัญลักษณ์เดียวกันจะเกิดขึ้นหรือหายไป การปรากฏตัวของประจุบวกมักจะมาพร้อมกับการปรากฏตัวของประจุลบซึ่งมีค่าเท่ากันในค่าสัมบูรณ์ แต่ตรงกันข้ามกับเครื่องหมาย ประจุบวกและประจุลบไม่สามารถแยกออกจากกันได้หากมีค่าสัมบูรณ์เท่ากัน

การปรากฏและการหายไปของประจุไฟฟ้าบนวัตถุในกรณีส่วนใหญ่อธิบายได้จากการเปลี่ยนผ่านของอนุภาคที่มีประจุเบื้องต้น - อิเล็กตรอน - จากวัตถุหนึ่งไปยังอีกวัตถุหนึ่ง ดังที่คุณทราบ อะตอมใดก็ตามประกอบด้วยนิวเคลียสที่มีประจุบวกและอิเล็กตรอนที่มีประจุลบ ในอะตอมที่เป็นกลาง ประจุรวมของอิเล็กตรอนจะเท่ากับประจุอย่างแน่นอน นิวเคลียสของอะตอม. ร่างกายที่ประกอบด้วยอะตอมและโมเลกุลที่เป็นกลางมีประจุไฟฟ้ารวมเป็นศูนย์

อันเป็นผลมาจากปฏิสัมพันธ์บางอย่าง หากส่วนหนึ่งของอิเล็กตรอนเคลื่อนผ่านจากวัตถุหนึ่งไปยังอีกวัตถุหนึ่ง วัตถุหนึ่งจะได้รับประจุไฟฟ้าลบ และวัตถุที่สองจะได้รับประจุบวกที่มีขนาดเท่ากัน เมื่อวัตถุที่มีประจุต่างกันสองตัวมาสัมผัสกัน โดยปกติแล้วประจุไฟฟ้าจะไม่หายไปอย่างไร้ร่องรอย แต่จำนวนอิเล็กตรอนที่มากเกินไปจะผ่านจากวัตถุที่มีประจุลบไปยังวัตถุซึ่งอะตอมบางอะตอมไม่มีอิเล็กตรอนครบจำนวน เปลือกหอยของพวกเขา

กรณีพิเศษคือการพบกันของปฏิภาคที่มีประจุเบื้องต้น เช่น อิเล็กตรอนและโพซิตรอน ในกรณีนี้ประจุไฟฟ้าบวกและลบจะหายไปทำลายล้าง แต่ตามกฎการอนุรักษ์ประจุไฟฟ้าอย่างสมบูรณ์เนื่องจากผลรวมพีชคณิตของประจุของอิเล็กตรอนและโพซิตรอนเป็นศูนย์

เมื่อร่างกายถูกไฟฟ้าดูด กฎการอนุรักษ์ประจุไฟฟ้า. กฎหมายนี้ใช้ได้กับระบบปิด ในระบบปิด ผลรวมพีชคณิตของประจุของอนุภาคทั้งหมดยังคงไม่เปลี่ยนแปลง . หากประจุของอนุภาคแสดงด้วย q 1, q 2 เป็นต้น

ถาม 1 +ถาม 2 +ถาม 3 + … + คิว n= ค่าคงที่

กฎพื้นฐานของไฟฟ้าสถิตคือกฎของคูลอมบ์

หากระยะห่างระหว่างวัตถุมากกว่าขนาดของวัตถุหลายเท่า รูปร่างและขนาดของวัตถุที่มีประจุไม่ส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อปฏิสัมพันธ์ระหว่างวัตถุเหล่านั้น ในกรณีนี้ วัตถุเหล่านี้ถือได้ว่าเป็นวัตถุจุด

ความแรงของอันตรกิริยาระหว่างวัตถุที่มีประจุขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของตัวกลางระหว่างวัตถุที่มีประจุ

แรงปฏิสัมพันธ์ระหว่างวัตถุที่มีประจุคงที่สองจุดในสุญญากาศนั้นเป็นสัดส่วนโดยตรงกับผลคูณของโมดูลประจุและเป็นสัดส่วนผกผันกับกำลังสองของระยะห่างระหว่างพวกมันแรงนี้เรียกว่าแรงคูลอมบ์

|ถาม 1 | และ | ถาม 2 | - โมดูลค่าใช้จ่ายของร่างกาย

ร– ระยะห่างระหว่างพวกเขา

เค– สัมประสิทธิ์สัดส่วน

เอฟ- แรงปฏิสัมพันธ์

แรงอันตรกิริยาระหว่างวัตถุที่มีประจุจุดที่นิ่งสองจุดนั้นพุ่งไปตามแนวเส้นตรงที่เชื่อมวัตถุเหล่านี้

หน่วยประจุไฟฟ้า

กระแสไฟฟ้ามีหน่วยเป็นแอมแปร์

จี้อันหนึ่ง(1 ซีแอล) คือประจุที่ไหลผ่านหน้าตัดของตัวนำใน 1 วินาทีที่กระแส 1 A

ก. [คูลอมบ์=Cl]

อี=1.610 -19 ค

- ค่าคงที่ทางไฟฟ้า

ปิดและดำเนินการจากระยะไกล

สมมติฐานที่ว่าการมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างวัตถุที่อยู่ห่างไกลจากกันนั้นมักจะใช้อยู่เสมอ ลิงค์ระดับกลาง(หรือสภาพแวดล้อม) การถ่ายทอดปฏิสัมพันธ์จากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่งคือ สาระสำคัญของทฤษฎีการกระทำระยะสั้นการกระจาย ด้วยความเร็วอันจำกัด

ทฤษฎีการกระทำโดยตรงห่างไกลจากความว่างเปล่าโดยตรง ตามทฤษฎีนี้ การกระทำจะถูกส่งทันทีในระยะทางไกลๆ

ทั้งสองทฤษฎีขัดแย้งกัน ตาม ทฤษฎีการกระทำในระยะไกลร่างหนึ่งกระทำต่ออีกร่างหนึ่งโดยตรงผ่านความว่างเปล่า และการกระทำนี้จะถูกส่งต่อทันที

ทฤษฎีระยะสั้นระบุว่าปฏิสัมพันธ์ใดๆ จะดำเนินการด้วยความช่วยเหลือของตัวแทนระดับกลางและแพร่กระจายด้วยความเร็วจำกัด

การดำรงอยู่ของกระบวนการบางอย่างในช่องว่างระหว่างวัตถุที่มีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกินเวลาจำกัด - นี่คือ สิ่งสำคัญที่ทำให้ทฤษฎีแตกต่างการกระทำระยะสั้นจากทฤษฎีการกระทำในระยะไกล

ตามแนวคิดของฟาราเดย์ ประจุไฟฟ้าไม่กระทำต่อกันโดยตรงแต่ละตัวสร้างสนามไฟฟ้าในพื้นที่โดยรอบ สนามของประจุหนึ่งจะกระทำกับอีกประจุหนึ่ง และในทางกลับกัน เมื่อคุณเคลื่อนออกจากประจุ สนามจะอ่อนลง

ปฏิสัมพันธ์ทางแม่เหล็กไฟฟ้าจะต้องแพร่กระจายในอวกาศด้วยความเร็วจำกัด

สนามไฟฟ้ามีอยู่จริง สามารถศึกษาคุณสมบัติของมันสามารถทดลองได้ แต่เราไม่สามารถบอกได้ว่าสนามนี้ประกอบด้วยอะไร

เกี่ยวกับธรรมชาติของสนามไฟฟ้า เราสามารถพูดได้ว่าสนามนั้นเป็นวัสดุ มันเป็นคำนาม โดยไม่คำนึงถึงเราความรู้ของเราเกี่ยวกับพระองค์;

สนามนี้มีคุณสมบัติบางอย่างที่ไม่อนุญาตให้สับสนกับสิ่งอื่นใดในโลกโดยรอบ

คุณสมบัติหลักของสนามไฟฟ้าคือผลกระทบต่อประจุไฟฟ้าด้วยแรงบางอย่าง

สนามไฟฟ้าของประจุคงที่เรียกว่า ไฟฟ้าสถิต. มันไม่เปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลา สนามไฟฟ้าสถิตถูกสร้างขึ้นโดยประจุไฟฟ้าเท่านั้น มันมีอยู่ในพื้นที่รอบๆ ประจุเหล่านี้ และเชื่อมโยงกับมันอย่างแยกไม่ออก

ความแรงของสนามไฟฟ้า

อัตราส่วนของแรงที่กระทำต่อสิ่งที่วางไว้ จุดนี้ประจุสนาม ประจุนี้สำหรับแต่ละจุดของสนามไม่ขึ้นอยู่กับประจุและถือได้ว่าเป็นลักษณะของสนาม

ความแรงของสนามไฟฟ้าเท่ากับอัตราส่วนของแรงที่สนามกระทำต่อประจุจุดต่อประจุนี้

ความแรงของสนามประจุแบบจุด

.

โมดูลัสความแรงของสนามประจุจุด ถาม โอ ในระยะทาง รมันเท่ากับ:

.

หาก ณ จุดที่กำหนดในอวกาศ อนุภาคที่มีประจุต่างๆ จะสร้างสนามไฟฟ้าที่มีความแข็งแกร่ง ฯลฯ ดังนั้นความแรงของสนามผลลัพธ์ ณ จุดนี้จะเป็น:

สายไฟของพื้นไฟฟ้า

ความแข็งแกร่งในสนามของลูกบอลที่พุ่งเข้ามา

สนามไฟฟ้าที่มีความแรงเท่ากันทุกจุดในอวกาศเรียกว่า เป็นเนื้อเดียวกัน

ความหนาแน่นของเส้นสนามจะมีมากกว่าใกล้กับวัตถุที่มีประจุ โดยที่ความแรงของสนามก็มากกว่าเช่นกัน

-ความแรงของสนามประจุจุด

ภายในลูกบอลนำไฟฟ้า (r > R) ความแรงของสนามเป็นศูนย์

ตัวนำไฟฟ้าในสนามไฟฟ้า

ตัวนำประกอบด้วยอนุภาคที่มีประจุซึ่งสามารถเคลื่อนที่ภายในตัวนำได้ภายใต้อิทธิพลของสนามไฟฟ้า ประจุของอนุภาคเหล่านี้เรียกว่า ค่าธรรมเนียมฟรี

ไม่มีสนามไฟฟ้าสถิตภายในตัวนำ ประจุไฟฟ้าสถิตทั้งหมดของตัวนำจะกระจุกตัวอยู่ที่พื้นผิว ประจุในตัวนำสามารถอยู่บนพื้นผิวได้เท่านั้น