Starea de electrizare a corpurilor. Marimile de stare ale campului electromagnetic in vid

Starea de electrizare a corpurilor. Marimile de stare ale campului electromagnetic in vid

Se constata experimental ca in urma frecarii unei bare de sticla cu o bucata de matase urmata de separarea acestor doua corpuri, atat intre ele cat si asupra altor corpuri situate in apropiere se exercita actiuni ponderomotoare, inexistente anterior experimentului. Corpurile se afla prin urmare intr-o stare noua, denumita stare de electrizare

Actiunile ponderomotoare asupra corpurilor vecine, cu care nu sunt in contact evidentiaza o stare noua a regiunii din jurul corpurilor denumita camp electric.

Un corp initial neelectrizat poate fi adus in stare de electrizare prin contactul cu un alt corp electrizat. Intervalul de timp dupa care corpul initial neutru este respins de corpul initial electrizat difera de la un corp la altul: corpurile pentru care acest timp este 10^-6-10^-9 secunde se denumesc corpuri conductoare, iar cele pentru care acest interval este mai mare de o secunda sunt corpuri izolante (izolanti electrici).

Se constata de asemenea experimental ca forta care actioneaza in camp electric asupra unui corp conductor electrizat nu depind de orientarea acestuia in spatiu si ca asupra acestuia nu actioneaza cupluri de rotatie. In cazul corpurilor izolate, forta poate depinde de orientarea acestora in spatiu, iar asupra lor actioneaza si cupluri care orienteaza aceste corpuri dupa directii specifice. Pornind de la aceste constatari, se afirma ca starea de electrizare a corpurilor conductoare este o stare de incarcare electrica ( de incarcare cu sarcini electrice). In afara acestei stari, corpurile izolante pot avea si o alta stare, denumita de polarizare electrica, pe care o vom defini ulterior.

Asupra unui corp conductor punctiform (de dimensiuni foarte reduse) electrizat, situat intr-un domeniu vid in care exista camp electric se exercita o forta, Fig. 1.1, care depinde de: starea sa de electrizare si de punctul in care se afla acest corp. Astfel, pe baza relatiei:

, (1.1)

se introduc marimile primitive ale electrostaticii:

q - sarcina electrica a corpului,

- intensitatea campului electric.

Sarcina electrica este o marime algebrica, respectiv exista sarcina pozitiva, q > 0 , sau negativa, q < 0.

Sarcina electrica are doua proprietati esentiale:

(a) sarcina electrica se conserva Intr-un sistem izolatat, in care nici un fel de substanta nu trece granitele ce delimiteaza sistemul, sarcina totala, adica suma algebrica a sarcinilor pozitive si negative ramane neschimbata

(b) sarcinile electrice sunt multipli ai unei sarcini discrete, notata cu e si denumita sarcina electronului sau sarcina elementara

Unitatea de masura a sarcinii electrice in sistemul international (SI), denumita Coulomb [C]. Sarcina elementara are valoarea e = 1,610^-19C.

Marimea intensitate a campului electric este o marime vectoriala, care caracterizeaza starea locala a campului electric in punctul localizat prin vectorul de pozitie r. Unitatea ei (SI) de masura este [V/m]. Un Volt/metru este intensitatea campului in care asupra conductorului incarcat cu sarcina de 1 Coulomb se exercita o forta de 1 Newton.

Se constata experimental ca asupra unui corp punctiform incarcat cu sarcina q, Fig. 1.2, care se deplaseaza in vid cu viteza se poate exercita in anuminte conditii o forta diferita de forta de natura electrica _e. Se constata ca aceasta forta _m are proprietatile:

- este perpendiculara pe directia de miscare, _m

- este perpendiculara pe o anumita directie privilegiata, (d) specifica fiecarui punct din spatiu;

- modulul fortei _m este proportional cu sarcina q, cu

viteza v si cu sinusul unghiului dintre directia (d) si vectorul viteza , F_m qvsin

Coeficientul de proportionalitate B din egalitatea:

F_m = Bqvsin

se numeste inductie magnetica Aceasta noua marime primitiva caracterizeaza o noua stare locala a punctului in care se afla sarcina, respectiv starea camp magnetic, caracterizata de valoarea locala B a inductiei sale magnetice. Unitatea (SI) a inductiei magnetice se numeste Tesla [T].

Forma vectoriala a expresiei (1.2) este:

(1.3)

marimea fiind produsul vectorial al vectorilor si