1. Почему движение заряда в однородном электростатическом поле аналогично движению тела в гравитационном поле?
1. Потому что силы гравитационной и электромагнитной природы одинаково зависят от расстояния между телами.
Решебник по физике за 10 класс (В.А.Касьянов, 2009 год),
задача №1
к главе «14. Энергия электромагнитного взаимодействия неподвижных зарядов. §82. Работа сил электростатического поля. Ответы на вопросы».
ПОТЕНЦИАЛЬНАЯ ЭНЕРГИЯ И РАБОТА ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ПОЛЯ
Между электростатическими полями и гравитационными прослеживается аналогия при написании законов взаимодействия. Однако этим аналогия не ограничивается. Как и гравитационное поле, электростатическое можно описать с помощью потенциала. Для этого необходимо показать, что силы электростатического поля, также как и гравитационные, консервативны, а само поле — потенциально.
Рассмотрим поле, создаваемое неподвижным точечным зарядом q. В любой точке этого поля на пробный точечный заряд q’ действует сила F (рис. 1.3.1), равная
где F(r) — модуль вектора силы F;—единичный вектор, опреде-
ляющии положение заряда q относительно q е0 — электрическая постоянная.
Из физических основ механики известно, что любое стационарное поле центральных сил является консервативным, т.е. работа сил этого поля не зависит от формы пути, а только от положения конечной и начальной точек.
Вычислим работу, которую совершает электростатическое поле, созданное зарядом q по перемещению заряда q’ из точки 1 в точку 2.
Работа на пути 61 равна
где d/cosa = dr; dr — приращение радиус-вектора г при перемещении на d/; т.е.
Тогда полная работа при перемещении q’ из точки 1 в точку 2 равна интегралу
Следовательно, работа электростатических сил не зависит от формы пути, а только лишь от координат начальной и конечной точек перемещения, поэтому силы поля консервативны, а само поле — потенциально.
Этот вывод можно распространить и на поле, созданное системой зарядов, так как по принципу суперпозиции полей 
Итак, как и в механике, любое стационарное поле центральных сил является консервативным, т.е. работа сил этого поля не зависит от формы пути, а только от положения начальной и конечной точек. Именно таким свойством обладает электростатическое поле — поле, образованное системой неподвижных зарядов. Если в качестве пробного заряда, перенесенного из точки 1 (рис. 1.3.2) заданного поля Е в точку 2, взять положительный единичный заряд q, то элементарную работу сил поля можно записать в виде
Тогда вся работа равна 
Из независимости линейного интеграла от пути между двумя точками следует, что по произвольному замкнутому пути
Такой интеграл по замкнутому контуру называют циркуляцией вектора Е, а формула (1.3.4) носит название теорема о циркуляции Е.
Для доказательства теоремы разобьем произвольно замкнутый путь на две части: 1 д2 и 2Ы (см. рис. 1.3.2). Из сказанного следует, что
Интегралы по модулю равны, но знаки противоположны. Тогда работа по замкнутому пути
Поле, обладающее такими свойствами, называют потенциальным. Любое электростатическое поле является потенциальным.
Напряженность электростатического поля. Движение заряженных частиц в однородном электрическом поле.
Электрический заряд – это физическая величина, характеризующая свойство частиц или тел вступать в электромагнитные силовые взаимодействия. Электрический заряд обычно обозначается буквами q или Q. Существует два рода электрических зарядов, условно названных положительными и отрицательными. Заряды могут передаваться (например, при непосредственном контакте) от одного тела к другому. В отличие от массы тела электрический заряд не является неотъемлемой характеристикой данного тела. Одно и то же тело в разных условиях может иметь разный заряд. Одноименные заряды отталкиваются, разноименные – притягиваются. Электрон и протон являются соответственно носителями элементарных отрицательного и положительного зарядов. Единица электрического заряда – кулон (Кл) – электрический заряд, проходящий через поперечное сечение проводника при силе тока 1 А за время 1 с.
Электрический заряд дискретен, т. е. заряд любого тела составляет целое кратное от элементарного электрического заряда е ( 
).
Закон сохранения заряда: алгебраическая сумма электрических зарядов любой замкнутой системы (системы, не обменивающейся зарядами с внешними телами) остается неизменной: q1 + q2 + q3 + . +qn = const.
Закон Кулона : Сила взаимодействия между двумя точечными электрическими зарядами пропорциональна величинам этих зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.
(в скалярном виде)
Где F — Сила Кулона, q1 и q2 — Электрический заряд тела, r — Расстояние между зарядами, е0 = 8,85*10^ <-12>— Электрическая постоянная, е— Диэлектрическая проницаемость среды, k = 9*10^9 — Коэффициент пропорциональности.
Чтобы выполнялся закон Кулона необходимо 3 условия:
1 условие: Точечность зарядов — то есть расстояние между заряженными телами много больше их размеров
2 условие: Неподвижность зарядов. Иначе вступают в силу дополнительные эффекты: магнитное поле движущегося заряда и соответствующая ему дополнительная сила Лоренца, действующая на другой движущийся заряд
3 условие: Взаимодействие зарядов в вакууме
В векторном виде закон записывается следующим образом:
Где 
— сила, с которой заряд 1 действует на заряд 2; q1, q2 — величина зарядов; 
— радиус-вектор (вектор, направленный от заряда 1 к заряду 2, и равный, по модулю, расстоянию между зарядами — 
); k — коэффициент пропорциональности.
Напряженность электростатического поля. Выражение для напряженности электростатического поля точечного заряда в векторном и скалярном виде. Электрическое поле в вакууме и веществе. Диэлектрическая проницаемость.
Напряженность электростатического поля является векторной силовой характеристикой поля и численно равна силе, с которой поле действует на единичный пробный заряд, внесенный в данную точку поля:
Единицей напряженности является 1 Н/Кл — это напряженность такого электростатического поля, которое на заряд в 1 Кл действует с силой в 1 Н. Напряженность также выражают в В/м.
Как следует из формулы и закона Кулона, напряженность поля точечного заряда в вакууме
или 
Направление вектора Е совпадает с направлением силы, которая действует на положительный заряд. Если поле создается положительным зарядом, то вектор Е направлен вдоль радиус-вектора от заряда во внешнее пространство (отталкивание пробного положительного заряда); если поле создается отрицательным зарядом, то вектор Е направлен к заряду.
Т.о. напряженность является силовой характеристикой электростатического поля.
Для графического изображения электростатического поля используют линии напряженности вектора (силовые линии). По густоте силовых линий можно судить о величине напряженности.
Если поле создается системой зарядов, то результирующая сила, действующая на пробный заряд, внесенный в данную точку поля, равна геометрической сумме сил, действующих на пробный заряд со стороны каждого точечного заряда в отдельности. Поэтому напряженность в данной точке поля равна:
Это соотношение выражает принцип суперпозиции полей: напряженность результирующего поля, создаваемого системой зарядов, равна геометрической сумме напряженностей полей, создаваемых в данной точке каждым зарядом в отдельности.
Электрический ток в вакууме может быть создан упорядоченным движением любых заряженных частиц (электронов, ионов).
Диэлектрическая проницаемость — величина, характеризующая диэлектрические свойства среды — её реакцию на электрическое поле.
В большинстве диэлектриков при не очень сильных полях диэлектрическая проницаемость не зависит от поля Е. В сильных же электрических полях (сравнимых с внутриатомными полями), а в некоторых диэлектриках в обычных полях зависимость D от Е — нелинейная. Так же диэлектрическая проницаемость показывает, во сколько раз сила взаимодействия F между электрическими зарядами в данной среде меньше их силы взаимодействия Fo в вакууме
Относительная диэлектрическая проницаемость вещества 
может быть определена путем сравнения ёмкости тестового конденсатора с данным диэлектриком (Cx) и ёмкости того же конденсатора в вакууме (Co):
Напряженность электростатического поля. Движение заряженных частиц в однородном электрическом поле.
В однородном электрическом поле, сила, действующая на заряженную частицу, постоянна как по величине, так и по направлению. Поэтому движение такой частицы полностью аналогично движению тела в поле тяжести земли без учета сопротивления воздуха. Траектория частицы в этом случае является плоской, лежит в плоскости, содержащей векторы начальной скорости частицы и напряженности электрического поля
Почему движение заряда в однородном электростатическом поле аналогично движению тела в гравитационном поле?
Как быстро выучить стихотворение наизусть? Запоминание стихов является стандартным заданием во многих школах.
Как научится читать по диагонали? Скорость чтения зависит от скорости восприятия каждого отдельного слова в тексте.
Как быстро и эффективно исправить почерк? Люди часто предполагают, что каллиграфия и почерк являются синонимами, но это не так.
Как научится говорить грамотно и правильно? Общение на хорошем, уверенном и естественном русском языке является достижимой целью.