Она равна отношению силы, действующей на точечный положительный заряд, помещенный в какую-либо точку, к этому заряду и совпадает по направлению с силой

Электрическое поле и его характеристики

ЭЛЕКТРОДИНАМИКА

Лекция 4

Вокруг заряженного тела существует электрическое поле (особый вид материи, существующий независимо от нашего понимания, посредством которого взаимодействуют электрические заряды) и если в него поместить малый положительный заряд q₀ (пробный), то на него будет действовать сила F. Отношение Е = F/q называется напряженностью. Это силовая характеристика электрического поля.

Электрическое поле может быть изображено с помощью силовых линий – линий, в каждой точке которых касательная совпадает с вектором напряженности поля. Они начинаются на положительных зарядах, а заканчиваются на отрицательных.

Так поле одиночных точечных зарядов изобразится (рис.13).

Рисунок 13.

Если во всех точках напряженность поля одинакова, то поле называется однородным.

Таким образом, напряженность поля, создаваемого точечным зарядом Q в вакууме будет

,

где r – расстояние от заряда до точки, в которой определяется напряженность.

За единицу измерений напряженности принята Н/Кл=В/м.

Число линий, пронизывающих некоторую поверхность S называется потоком вектора напряженности

,

где α – угол между направлением напряженности поля и нормалью к поверхности S (рис.14).

Рисунок 14.

Теорема Остроградского-Гаусса: поток вектора напряженности электрического поля сквозь любую замкнутую поверхность пропорционален сумме зарядов, находящихся внутри нее

.

Эта теорема представляет значительный практический интерес, так как позволяет просто определять напряженность полей, создаваемых заряженными телами различной формы.

Важное место в электростатике занимают дипольный заряд.

Дипольным зарядом (диполем) называется два равных по величине противоположных заряда расположенных на малом расстоянии друг от друга.

Он характеризуется моментом.

где ℓ - расстояние между зарядами.

Кроме напряженности, электрическое поле характеризуется другой величиной – потенциалом, которая является энергетическим параметром и определяется отношением работы по перемещению точечного положительного электрического заряда к величине этого заряда

.

Электрическое поле, так же как и гравитационное является потенциальным, то есть работа, совершаемая по перемещению заряда в нем не зависит от формы пути, а определяется разностью потенциалов между конечной и начальной точками и при перемещении по замкнутому контуру она равна нулю.

Если поле создается некоторой совокупностью электрических зарядов, то потенциал в любой точке определяется алгебраической суммой потенциалов создаваемых каждым зарядом, а напряженность поля равна геометрической сумме напряженностей. Это принцип суперпозиции (наложения) полей.

Кроме силовых, поле может быть изображено с помощью эквипотенциальных линий. Они ортогональны силовым. Например, наглядное представление однородного поля и поля дипольного заряда будет (рис.15),

Рисунок 15.

Поверхность, во всех точках которой потенциал одинаков, называется эквипотенциальной.

Поскольку напряженность и потенциал характеризуют один и тот же объект – электрическое поле, они связаны между собой (рис.16).

Рисунок 16.

.

Напряженность поля равна по величине и противоположна по направлению градиенту потенциала.

Дата добавления: 2014-12-07