Методика

Електродинаміка - це розділ фізики, в якому розглядаються властивості та закономірності електромагнітного поля, завдяки якому здійснюється взаємодія між електрично зарядженими тілами і частинками.

Історія розвитку електродинаміки - електризація тіл під час тертя (ХVII ст.); електричні заряди і їх взаємодії (ХVIIІ ст.); явища атмосферної електрики (друга половина ХVIIІ ст.); хімічні джерела електрики, електричний струм (кінець ХVIІI ст.); установлення взаємозв'язку між електричними і магнітними явищами; електромагнітна індукція; електромагнітна природа світла; відкриття електрона (ХІХ ст.).

Створення електродвигунів, генераторів струму, телеграфної апаратури, освітлювальних приладів, станків і машин, систем автоматичного контролю і керування, побутових приладів неможливе без застосування електричного струму. Сучасні телефон, телеграф, радіо, телебачення, відеоапаратура, ЕОМ - все це пристрої, в основу яких покладено закони електродинаміки. Послідовне їх вивчення на основі розуміння взаємозв'язків понять дозволить засвоїти основні закони електродинаміки та їх застосування в науці і техніці.

Електростатикою називають розділ електродинаміки, в якому вивчають властивості і взаємодії нерухомих (відносно інерціальної системи відліку) заряджених частинок і тіл. У цьому розділі розглянемо три групи питань:

- електричний заряд, закон збереження зарядів, закон Кулона;

- електричне поле і його властивості, основні характеристики електричного поля - напруженість, різниця потенціалів, напруга;

- речовина в електричному полі, електроємність, енергія електричного поля.

Вивчення розділу "Електричне поле. Основи електростатики" закладає фундамент розуміння всієї електродинаміки - найскладнішої частини фізики. За недостатнього розуміння головних його понять часто спостерігається формалізм у знаннях. Тому для полегшення сприйняття матеріалу пропонуємо більш деталізовану порівняно з попередніми структурно-логічну схему (рис.4.1.1).

На схемі показано три об'єкти дослідження електростатики: електричний заряд, електростатичне поле, речовина в полі.

Електричний заряд має властивість дискретності, певну величину, поверхневу густину і обов'язково утворюється лише на матеріальному об'єкті. Під час набуття тілом заряду виконується закон збереження електричного заряду замкненої системи тіл. Точкові заряджені тіла взаємодіють за законом Кулона.

Другий вид матерії - електростатичне поле має силову та енергетичну характеристику j. Наразі можна здійснити розрахунок полів у вакуумі та у середовищі на основі принципу суперпозиції полів, використання зв'язку між E і j.

Якщо помістити речовини провідників і діелектриків в електростатичне поле, відбуваються певні зміни електричних властивостей тіл. Провідник набуває певної ємності, напруженість поля в середині провідника стає рівною нулю. Діелектрик в електростатичному полі поляризується і має певну діелектричну проникність e. Якщо між двома зарядженими провідними пластинами помістити діелектрик, то одержимо нагромаджувач електричної енергії - конденсатор, поле якого можна вважати однорідним. Тому його використовують для розрахунку характеристик і зв'язків між ними довільного електростатичного поля.

Для емпіричних досліджень в електростатиці зручною є модель одиничного позитивного пробного заряду, що не спотворює поле заряду-джерела.