Campul electrostatic produs de un mic corp de proba in vid

Campul electrostatic produs de un mic corp de proba in vid

Fie un mic corp de proba punctiform (simulat printr-un mic corp izolator, invelit intr-o folie metalica subtire) incarcat cu sarcina electrica q.

Daca in apropierea acestui corp se aduce un mic corp de proba identic, incarcat cu aceeasi cantitate de sarcina si de acelasi semn, intre cele doua corpuri apar forte de interactiune prin campul electric produs de acestea, care pot fi exprimate cu ajutorul formulei/teoremei lui Coulomb (prezentata in cap.2.) :

Pe de alta parte, se poate observa ca primul corp actioneaza asupra celui de al doilea, situat in campul sau, cu o forta data de relatia cunoscuta:

(3.2.1)

Din cele doua relatii rezulta, prin egalarea fortelor, expresia intensitatii campului electric produs de un mic corp de proba incarcat cu sarcina q , intr-un punct F, situat la distanta R de acesta, sub forma:

Daca se scrie , unde versorul , relatia (3.2.1) se mai poate pune sub forma:

Pentru q>0 sensul campului este indreptat, prin conventie, dinspre corp spre exterior (fig. 3.2.1.a).

Pentru q<0 sensul campului este indreptat, prin conventie, dinspre exterior spre corpul de proba (fig. 3.2.1.b).

Se observa ca in cazul corpului punctiform distributia lui este radiala, campul electric avand aceleasi valori in toate directiile, in conditiile mediului inconjurator omogen si izotrop.

Cum si sunt coliniare, pentru o directie intensitatea campului electric devine o marime scalara:

Originea sistemului de coordonate carteziene care contine corpurile analizate poate sa nu fie in punctul in care se afla micul corp de proba incarcat cu sarcina q (fig. 3.2.2).

Intr-un punct oarecare , campul electric se va calcula pornind de la componentele sale (E_x, E_y, E_z), tinand cont de faptul ca:

;  si , respectiv:

Se obtin componentele:

In modul, intensitatea campului electric este data de expresia:

Nota

La nivel microscopic, interactiile electrice se realizeaza prin intermediul fotonilor, care apar, ca particule de radiatie, in jurul sarcinilor electrice si care reprezinta esenta campului electric. Acesti fotoni nu pot fi detectati, fiind numiti fotoni virtuali. Existenta lor a fost prevazuta, inca din anul 1930, de Enrico Fermi, fiind pusi in evidenta in diagramele Feynman.

De studiul fenomenelor de interactiune a particulelor in campul electromagnetic se ocupa Electrodinamica Cuantica (QED).

Constanta care masoara intensitatea de cuplaj a doi electroni sau a doi protoni, respectiv energia lor electrostatica, acestia fiind situati la o distanta egala cu raza Bohr (m) unul de celalalt, se numeste ''constanta de cuplaj electromagnetic'', , unde .