Electrostatică

Materia se prezinta sub doua aspecte: substantial si de camp. Campul

electromagnetic este o forma de existenta a materiei, caracterizat prin aceea ca

exercita actiuni ponderomotoare (forte, momente) asupra corpurilor. Fenomenele

electrice si magnetice pot exista atat prin particule elementare (sau corpuri)

incarcate cu sarcina electrica (pozitiva sau negativa) si care sunt repartizate intr-un

spatiu foarte restrans, cat si prin campul lor electromagnetic care le inconjoara.

Domeniul in care nu exista substanta si deci sarcini electrice, ci numai

camp electromagnetic il definim conventional vid. Vidul in sensul absolut nu poate

exista intrucat materia nu este discontinua. Acolo unde nu exista substanta exista

camp (camp de gravitatie, etc). Campul electromagnetic are doua aspecte

particulare: campul electric si campul magnetic. Separarea lor are un caracter

relativ si aceasta depinde de sistemul de referinta. In cazul sarcinilor electrice

imobile apare numai camp electric. In cazul magnetilor permanenti imobili, in

exteriorul lor se poate constata numai prezenta campului magnetic.

1.1.2. Regimurile de functionare ale sistemelor electrice

Regimul static se caracterizeaza, pe de o parte, prin particularitatea ca toate

marimile sunt constante in timp, adica derivatele lor in raport cu timpul sunt nule,

iar, pe de alta parte, prin lipsa posibilitatii de a transforma energia din formele

electrica sau magnetica, in alte forme de energie. De asemenea, acest regim se

caracterizeaza prin starea de imobilitate relativa a corpurilor. Exista un regim static

pentru campul electric, numit regim electrostatic, si un regim static pentru campul

magnetic, produs de magnetii permanenti, numit regim magnetostatic.

Regimul stationar presupune toate marimile constante in timp, dar cu

posibilitatea transformarii energiei campului electric si magnetic in alte forme de

energie.

Regimul cvazistationar se caracterizeaza prin variatii suficient de lente ale

marimilor in raport cu timpul, in asa fel incat curentul de deplasare este neglijabil

fata de curentul de conductie, peste tot, cu exceptia dielectricului condensatoarelor.

Regimul nestationar corespunde situatiei in care marimile electrice si

magnetice variaza rapid in timp.

8

F12

q1

q2

r

F 21

1.1.3. Electrizarea corpurilor

Campul electric este unul din cele doua aspecte ale campului

electromagnetic, care se manifesta prin forta mecanica ce actioneaza asupra unui

corp incarcat electric, imobil, introdus in camp.

Electrizarea unui corp se poate obtine in diverse tipuri: reactii chimice,

iradiere, incalzire, deformare, frecare, influenta. Din punct de vedere al modului in

care se manifesta, corpurile de aceeasi natura aflate in stare electrizata se pot

imparti in 3 categorii:

1) conductoare

2) izolatoare

3) semiconductoare.

Impartirea in aceste categorii se face practic in functie de rezistivitatea lor:

(rezistenta electrica masurata intre doua fete opuse ale unui cub cu latura unitate).

Dielectricii au aceasta rezistivitate de ordinul 106 ?1015?m, iar

semiconductoarele 10-4 ?104?m. Substantele dielectrice nu au sarcini libere, ci

"sarcini legate" formand un dipol electric. Acesti dipoli se orienteaza in camp

electric, iar acest fenomen de orientare a dipolilor se numeste polarizare electrica.

1.2. CAMPUL ELECTROSTATIC IN VID

1.2.1. Teorema lui Coulomb

Coulomb a pus bazele experimentale ale fenomenului interactiunii dintre

doua sarcini electrice punctiforme (esential este faptul ca dovedeste natura

newtoniana a fortelor electrostatice), stabilind ca sarcinile electrice actioneaza

invers proportional cu patratul distantei dintre ele. El a masurat cu ajutorul balantei

de torsiune fortele care se exercita intre doua corpuri punctiforme incarcate cu

sarcini electrice, imobile si situate in vid. Variind valoarea sarcinilor, semnul lor

cat si distanta intre ele, a gasit relatia care determina forta de atractie sau de

respingere exercitata intre cele doua sarcini (fig.1.1), si anume:

o

o

r

r

q q

F = ? ? 2

1 2

21

4

1

??

(1.1)

in care: - 1 2 q ,q sarcini electrice;

r

r

r o = ;

q - sarcina electrica masurata in Coulombi [C];

Fig. 1.1