Электрическое поле. Взаимодействие заряженных тел осуществляется через электрические поля, которые можно исследовать с помощью пробного заряда – небольшого по величине точечного

Взаимодействие заряженных тел осуществляется через электрические поля, которые можно исследовать с помощью пробного заряда – небольшого по величине точечного заряда, который не производит заметного перераспределения исследуемых зарядов и не искажает то поле, в которое он внесен. Для количественного определения электрического поля вводится силовая характеристика – напряженность электрического поля.

Напряженностью электрического поля называют физическую величину, равную отношению силы, с которой поле действует на положительный пробный заряд, помещенный в данную точку пространства, к величине этого заряда:

(1.4)

Напряженность электрического поля – векторная физическая величина. Направление вектора в каждой точке пространства совпадает с направлением силы, действующей на положительный пробный заряд.

Если электрическое поле создается несколькими заряженными телами, то напряженность электрического поля, создаваемого системой зарядов в данной точке пространства, равна векторной сумме напряженностей электрических полей, создаваемых в той же точке зарядами в отдельности:

(1.5)

В соответствии с законом Кулона напряженность электростатического поля, создаваемого точечным зарядом q на расстоянии r от него, равна по модулю

. (1.6)

В кулоновском поле направление вектора зависит от знака заряда q: если q > 0, то вектор направлен по радиусу от заряда, если q < 0, то вектор направлен к заряду.

Для наглядного изображения электрического поля используют силовые линии, проведенные так, чтобы направление вектора в каждой точке совпадало с направлением касательной к силовой линии (рисунок 1.3). При этом их густота должна быть пропорциональна модулю вектора напряженности поля.

Рисунок 1.3 Силовые линии электрического поля

Рисунок 1.4 Силовые линии кулоновских полей уединенных зарядов

Силовые линии кулоновских полей положительных и отрицательных точечных зарядов изображены на рисунке 1.4.

Рисунок 1.5. Силовые линии поля электрического диполя

Изображенные на рисунке 1.4 поля можно рассматривать как элементарные структурные единицы («кирпичики») любого электростатического поля. Примером применения принципа суперпозиции полей является изображеная на рисунке 1.5 картина силовых линий поля электрического диполя – системы из двух одинаковых по модулю зарядов разного знака q и – q, расположенных на некотором расстоянии l –=. Важной характеристикой электрического диполя является дипольный момент: (1.7)

где– вектор, направленный от отрицательного заряда к положительному.

Рисунок 1.6. Дипольный момент молекулы воды

Диполь может служить электрической моделью многих молекул. Электрическим дипольным моментом обладает, например, нейтральная молекула воды (H2O), так как центры двух атомов водорода располагаются не на одной прямой с центром атома кислорода, а под углом 105° (рисунок 1.6). Дипольный момент молекулы воды p = 6,2·10^–30 Кл · м.

Дата добавления: 2014-01-20