Разница между электростатикой и электродинамикой в том, что электростатика описывает явления, производимые статическими электрическими зарядами, то есть они не совершают движения относительно точки отсчета, вместо этого электродинамика изучает явления, вызываемые движущимися электрическими зарядами.
Явления, производимые электрическими зарядами, различаются, если они находятся в движении или если они статичны.
Электростатика как частный случай электродинамики занимается статическими электрическими зарядами и их полями. Лежащая в основе фундаментальная сила физики называется электромагнитным взаимодействием.
Лабораторный стенд по изучению основ электротехники MobileLab
Слово электростатика состоит из двух частей. Первая его часть происходит от греческого «электрон», обозначающего «янтарь». Вторая - от латинского «статикус», обозначающего «неподвижный».
Можно спросить, а при чем же здесь янтарь? Дело в том, что людям с древних времен известно, что натертый о шерсть янтарь притягивает пушинки и кусочки бумаги. Поэтому именно с янтарем изначально и стали ассоциироваться электрические явления.
Сегодня электростатикой именуется учение о взаимодействии друг с другом неподвижных электрических зарядов. Электрические заряды являются источниками электрического (электростатического) поля и взаимодействуют друг с другом также через электростатическое поле. Сила взаимодействия неподвижных зарядов находится с помощью основного закона электростатики - закона Кулона.
Из закона Кулона можно предсказать, какой будет электростатическая сила притяжения или отталкивания между двумя частицами в зависимости от их электрического заряда и расстояния между ними.
Кроме вычисления непосредственно сил взаимодействия зарядов (заряженных тел, частиц) с помощью закона Кулона, электростатика решает такие важные задачи, как:
-
нахождение пространственного распределения потенциала в электрическом поле зарядов;
-
определение поверхностной плотности заряда на теле и энергии системы зарядов;
-
вычисление работы электростатического поля по перемещению в нем пробного электрического заряда из одной точки поля в другую.
Важнейшее понятие электростатики - потенциал электростатического поля, характеризующий выбранную точку поля, для которой он определяется. Электростатический потенциал - есть отношение потенциальной энергии заряда, находящегося в данной точке поля, — к величине этого заряда.
Таким образом, работа, совершаемая электрическим полем при перемещении единичного электрического заряда между двумя точками данного поля с разными потенциалами — есть разность потенциалов.
Примечательно, что потенциал в той или иной точке поля не зависит от величины заряда, в данную точку помещаемого, а зависит только от самого электростатического поля, являясь его энергетической характеристикой.
Статическое электричество — это явление, возникающее из-за накопления электрических зарядов в объекте. Это накопление может привести к поражению электрическим током, когда указанный объект соприкасается с другим.
Электростатика может быть очень интересной темой для изучения и проведения экспериментов при использовании устройств, с помощью которых можно создавать интересные эффекты, таких как электростатическая машина или генератор Ван де Граафа.
Электродинамика — еще один раздел учения об электричестве. Вторая часть этого слова - «динамика» происходит от греческого ««динамис» - сила, мощь, возможность, и обозначает состояние движения.
В отличие от электростатики, электродинамика изучает не просто электростатическое поле, но более широкий предмет - электромагнитное поле, и включает в себя более обширный круг физических явлений. Электромагнитное поле включает в себя магнитную составляющую - магнитное поле. Источниками магнитного поля являются движущиеся заряды.
Таким образом, предмет электродинамики охватывает:
-
электрическое и магнитное поля;
-
постоянные и переменные электрические токи;
-
переменные электромагнитные поля и излучения;
-
взаимодействие токов (и заряженных тел) с электромагнитным полем;
-
взаимодействие движущихся зарядов (и электрических токов) друг с другом.
Что касается термина «электродинамика», то его в 1823 году ввел в оборот французский физик Андре-Мари Ампер, установивший закон силового взаимодействия электрических токов (Закон Ампера).
Закон Ампера — один из основных законов классической электродинамики.
Электродинамика оперирует такими понятиями, как: электрический заряд, электромагнитное поле, электромагнитная волна, электрическое поле, магнитное поле, электрический ток, электромагнитный потенциал, Вектор Умова-Пойнтинга.
Главные уравнения электродинамики: уравнения Максвелла и формула для нахождения силы Лоренца, а также Закон Джоуля-Ленца.
Уравнения Максвелла дают всестороннее описание электромагнитному полю, устанавливают его связь с источниками поля. Сила Лоренца определяет действие электромагнитного поля на движущийся или покоящийся заряд. Закон Джоуля-Ленца позволяет количественно определить тепловое действие электрического тока. Здесь в краткой форме рассмотрены основные законы электродинамики.