Warto przeczytać

Siły grawitacyjne i elektrostatyczne mają niemal identyczne własności, opisują je podobne prawa i teorie fizyczne. Poniżej znajduje się tabela zestawiająca podobieństwa i różnice dotyczące zarówno tych sił, jak i wynikających z nich niektórych własności pół grawitacyjnego i elektrostatycznego.

Tabelę można czytać zaczynając każdy wiersz zarówno od lewej, jak i prawej komórki.

Nr

Grawitacja

Elektrostatyka

1

Siły grawitacyjne mają zasięg nieskończony.

Siły elektrostatyczne mają zasięg nieskończony.

2

Oddziaływaniu podlegają masy. Nie istnieje masa ujemna, wobec tego wszystkie są „jednoimienne” i dodatnie.
Masy przyciągają się.

Oddziaływaniu podlegają ładunki, które mogą być różnoimienne (ujemne lub dodatnie).
Ładunki jednoimienne odpychają się, różnoimienne przyciągają się.

3

Siłę oddziaływania kulistej, jednorodnej masy M na próbną masę m określa prawo powszechnego ciążenia:

F=-GmMr2rr

gdzie G oznacza stałą grawitacji, a r jest wektorem położenia masy m względem środka M.
Znak minus jest konsekwencją faktu, że masy przyciągają się.

Siłę oddziaływania ładunku Q na ładunek q określa prawo Coulomba:

F=kqQr2rr

gdzie k oznacza stałą elektrostatyczną, a r jest wektorem położenia ładunku q względem Q.

4

Wartość siły oddziaływania dwóch jednostkowych mas z odległości jednostkowej wynosi

F=6,67408(31)10-11N

Wartość siły oddziaływania dwóch jednostkowych ładunków z odległości jednostkowej wynosi

F=8,9875109N

5

Pole grawitacyjne to przypisanie każdemu punktowi przestrzeni wektora natężenia, liczbowo równego sile działającej na jednostkową masę.

γ =Fm

Pole elektrostatyczne to przypisanie każdemu punktowi przestrzeni wektora natężenia, liczbowo równego sile działającej na jednostkowy ładunek elektryczny.

E=Fq

6

Pole grawitacyjne jest polem źródłowympole źródłowepolem źródłowym.

Pole elektrostatyczne jest polem źródłowympole źródłowepolem źródłowym.

7

Wartość natężenia pola grawitacyjnego wytwarzanego przez punkt materialny o masie M w odległości r od niego opisuje wzór:

γ =GMr2

Wartość natężenia pola elektrostatycznego wytwarzanego przez ładunek punktowy o wartości Q w odległości r od niego opisuje wzór:

E=kQr2

8

Dla pól grawitacyjnych obowiązuje zasada superpozycji, według której natężenie pola pochodzącego od wielu źródeł jest wektorową sumą natężeń pochodzących od każdego z nich.

Dla pól elektrostatycznych obowiązuje zasada superpozycji, według której natężenie pola pochodzącego od wielu źródeł jest wektorową sumą natężeń pochodzących od każdego z nich.

9

Linie polalinie polaLinie pola są zawsze otwarte, prowadzą z nieskończoności do źródła (zbiegają się w źródle).

Linie polalinie polaLinie pola wychodzą z ładunków dodatnich i zbiegają się w ładunkach ujemnych.
Linie pola pochodzącego od punktowego ładunku dodatniego wychodzą ze źródła i prowadzą do nieskończoności.
Linie pola pochodzącego od punktowego ładunku ujemnego prowadzą z nieskończoności i zbiegają się w źródle.

10

Im większe natężenie pola (np. im bliżej źródła), tym gęściej rozmieszczone są jego linie.

Im większe natężenie pola (np. im bliżej źródła), tym gęściej rozmieszczone są jego linie.

11

W szczególnym przypadku, gdy masy źródłowe rozmieszczone są jednorodnie na płaszczyźnie, którą można uznać za nieskończoną, pole grawitacyjne jest jednorodne, to znaczy natężenie ma wszędzie jednakową wartość, a linie polalinie polalinie pola są równoległe do siebie (np. w pobliżu powierzchni Ziemi).

W szczególnym przypadku, gdy ładunki źródłowe rozmieszczone są jednorodnie na płaszczyźnie, którą można uznać za nieskończoną, pole elektrostatyczne jest jednorodne, to znaczy natężenie ma wszędzie jednakową wartość, a linie polalinie polalinie pola są równoległe do siebie (np. między okładkami kondensatora płaskiego).

Słowniczek

Linie pola
Linie pola

(ang.: field lines) linie, do których styczny jest wektor opisujący dane pole. Na przykład, dla pola grawitacyjnego lub elektrostatycznego są to linie, do których styczne są zarówno wektory natężenia, jak i działających sił; dla pola magnetycznego – do linii pola styczne są wektory indukcji magnetycznej, a wektory sił są do nich prostopadłe.

Pole źródłowe
Pole źródłowe

(ang.: source field) pole, pochodzące od ciał obdarzonych cechą powodującą oddziaływania (np. masa, ładunek elektryczny). Przykładem pola, które nie jest źródłowe, jest pole magnetyczne, wytwarzane przez prądy elektryczne.