La tâche principale de la section électrostatiqueil est formulé de la manière suivante: à partir d’une distribution donnée dans l’espace et de la magnitude des charges électriques (sources de champ), déterminez la valeur du vecteur d’intensité E en tous les points du champ. La solution de ce problème est possible sur la base d'un concept tel que le principe de superposition de champs électriques (principe d'indépendance des champs électriques): l'intensité de tout champ électrique du système de charge sera égale à la somme géométrique des champs générés par chacune des charges.
Les charges créant un champ électrostatique peuvent être réparties dans l'espace, de manière discursive ou continue. Dans le premier cas, le champ:
M.
E = Σ Ei₃
i = t,
où Ei est l'intensité à un certain point de l'espace du champ créé par une charge du système, et n le nombre total des frais de disquette faisant partie du système
Un exemple de résolution d'un problème basé surprincipe de superposition de champs électriques. Pour déterminer la force du champ électrostatique créé dans le vide avec des charges ponctuelles fixes q₁, q₂, ..., qn, on utilise la formule
M.
E = (1/4πε₀) (qi / r³i) ri
i = t,
où ri est le vecteur rayon tiré de la charge ponctuelle qi jusqu'au point de champ considéré.
Donnons un autre exemple. Détermination de l'intensité du champ électrostatique créé sous vide par un dipôle électrique.
Dipole électrique - un système de deux identiquesen valeur absolue et, en l’occurrence, en sens contraire dans les charges de signe q> 0 et –q, la distance entre les deux est relativement faible par rapport à la distance des points en question. On appellera le bras dipolaire le vecteur l, qui est dirigé le long de l’axe des dipôles vers la charge positive du négatif et est numériquement égal à la distance I qui les sépare. Le vecteur pₑ = ql est le moment électrique du dipôle (moment électrique dipolaire).
La force E du champ dipolaire en tout point:
= Е₊ + Е₋,
où Е₊ et Е₋ sont les forces de champs des charges électriques q et –q.
Ainsi, au point A situé sur l’axe du dipôle, l’intensité de champ du dipôle dans le vide sera égale à
E = (1/4πε₀) (2pₑ / r³)
Au point B, situé sur la perpendiculaire restituée à l’axe du dipôle à partir de son milieu:
E = (1 / 4πε₀) (pₑ / r³)
En un point arbitraire M, suffisamment éloigné du dipôle (r≥l), le module de son intensité de champ est
E = (1/4πε₀) (pₑ / r³) √3cosϑ + 1
De plus, le principe de superposition de champs électriques consiste en deux affirmations:
Ainsi, le principe de superposition des champs électriques nous permet d'arriver à une affirmation importante.
Comme on le sait, la loi du mondeest valable non seulement pour les masses ponctuelles, mais également pour les billes à répartition de masse symétrique sphérique (notamment pour une balle et une masse ponctuelle); alors r est la distance entre les centres des billes (de la masse ponctuelle au centre de la balle). Ce fait découle de la forme mathématique de la loi de la largeur du monde et du principe de superposition.
Depuis la formule de la loi de Coulomb a le mêmela structure comme la loi du monde, et pour la force de Coulomb, le principe de superposition de champs est également posé, une conclusion similaire peut être faite: selon la loi de Coulomb, deux balles chargées (une charge ponctuelle avec une balle) interagissent, à condition que les balles aient une distribution de charge symétriquement sphérique; Dans ce cas, la valeur de r sera la distance entre les centres des balles (de la charge ponctuelle à la balle).
C'est pourquoi le champ d'une balle chargée sera à l'extérieur de la balle identique à celui d'une charge ponctuelle.
Mais en électrostatique, contrairement à la gravité, avecun tel concept comme une superposition de champs, il faut être prudent. Par exemple, lorsque vous approchez des boules de métal chargées positivement, la symétrie sphérique va se briser: les charges positives, se repoussant mutuellement, tendent vers les zones des balles les plus éloignées les unes des autres (les centres des charges positives seront plus éloignés les uns des autres que les centres des billes). Par conséquent, la force de répulsion des balles dans ce cas sera inférieure à la valeur obtenue à partir de la loi de Coulomb en substituant la distance entre les centres au lieu de r.
