Силы, действующие на заряженные тела

Механические силы взаимодействия точечных заряженных тел могут быть вычислены при помощи закона Кулона. В случаях, когда заряженные тела нельзя рассматривать как точечные, непосредственное применение закона Кулона невозможно. Поэтому механические силы определяют исходя из энергетических соотношений.

,

здесь g -обобщенная координата.

Таким образом, механическая сила, стремящаяся изменить данную координату g системы, равна изменению энергии электрического поля, отнесенному к единице производимого силой изменения координаты в предположении, что либо заряды, либо потенциалы всех тел сохраняются неизменными.

Единицей силы является ньютон (Н).

В некоторых частных случаях сила определяется достаточно просто. Так, сила, действующая на заряженное тело, заряд которого распределен по объему с объемной плотностью r, равна

.

Сила, действующая на поверхность заряженного проводника, определяется при помощи формулы

.

Плотность механической силы (давление) в любой точке поверхности этого проводника равна объемной плотности энергии электрического поля в этой же точке

.

Объемная плотность механической силы, действующей на диэлектрик, равна

и направлена в сторону максимального возрастания напряженности электрического поля.

Сила притяжения между обкладками конденсатора (при пренебрежении краевым эффектом) определяется следующим выражением:

где S - площадь обкладки; d – расстояние между обкладками.

Сила притяжения (на единицу длины) между параллельными цилиндрическими проводниками равных радиусов R, с расстоянием между осями d>>2R, и заряженных равными по величине и противоположными по знаку зарядами, определяется формулой

,

здесь u - разность потенциалов между проводниками.