Электрическое поле, его основные физические свойства. Потенциал электрического поля. Принцип суперпозиции для потенциала поля. Эквипотенциальные линии и их свойства

Электрическое поле — одна из двух компонент электромагнитного поля, представляющее собой векторное поле^[1], существующее вокруг тел или частиц, обладающих электрическим зарядом, а также возникающее при изменении магнитного поля (например, вэлектромагнитных волнах). Электрическое поле непосредственно невидимо, но может быть обнаружено благодаря его силовому воздействию на заряженные тела^[2].

Для количественного определения электрического поля вводится силовая характеристика — напряжённость электрического поля —векторная физическая величина, равная отношению силы, с которой поле действует на положительный пробный заряд, помещённый в данную точку пространства, к величине этого заряда. Направление вектора напряженности совпадает в каждой точке пространства с направлением силы, действующей на положительный пробный заряд.

В классической физике система уравнений Максвелла описывает взаимодействие электрического поля, магнитного поля и воздействие зарядов на эту систему полей.

Основным действием электрического поля является силовое воздействие на неподвижные относительно наблюдателя электрически заряженные тела или частицы. На движущиеся заряды силовое воздействие оказывает и магнитное поле (вторая составляющая силы Лоренца).

Потенциал электрического поля это энергетическая характеристика поля. Он представляет собой работу которую нужно совершить против сил электрического поля для того чтобы переместить единичный положительный точечный заряд находящийся на бесконечности в данную точку поля.

Измеряется потенциал электрического поля в вольтах.

В случае если поле создается несколькими зарядами, которые расположены в произвольном порядке. Потенциал в данной точке такого поля будет представлять собой алгебраическую сумму всех потенциалов, которые создают заряды каждый в отдельности. Это так называемый принцип суперпозиции.

Для потенциалов относительно слабых электростатических полей выполняется принцип суперпозиции. Если электростатическое поле создаётся системой неподвижных электрических зарядов , ,…, и поле каждого заряда в отсутствие других зарядов описывается некоторым потенциалом, то потенциал суммарного поля всей системы зарядов есть сумма потенциалов полей всех зарядов системы по отдельности

, (3.13)

где - потенциал заряда , , 2, …, .

ЭКВИПОТЕНЦИА́ЛЬНАЯ ПОВЕ́РХНОСТЬ, поверхность, во всех точках которой потенциал электрического поля имеет одинаковое значение j= const. На плоскости эти поверхностипредставляют собой эквипотенциальные линии поля. Используются для графического изображенияраспределения потенциала.
Эквипотенциальные поверхности замкнуты и не пересекаются. Изображение эквипотенциальныхповерхностей осуществляют таким образом, чтобы разности потенциалов между соседнимиэквипотенциальными поверхностями были одинаковы. В этом случае в тех участках, где линииэквипотенциальных поверхностей расположены гуще, больше напряженность поля.
Между двумя любыми точками на эквипотенциальной поверхности разность потенциалов равна нулю. Этоозначает, что вектор силы в любой точке траектории движения заряда по эквипотенциальной поверхностиперпендикулярен вектору скорости. Следовательно, линии напряженности электростатического поля перпендикулярны эквипотенциальной поверхности.Другими словами: эквипотенциальная поверхность ортогональна к силовым линиям поля, а вектор напряженности электрического поля Е всегда перпендикулярен эквипотенциальнымповерхностям и всегда направлен в сторону убывания потенциала. Работа сил электрического поля прилюбом перемещении заряда по эквипотенциальной поверхности равна нулю, так как?j = 0.
Эквипотенциальными поверхностями поля точечного электрического заряда являются сферы, в центрекоторых расположен заряд. Эквипотенциальные поверхности однородного электрического поляпредставляют собой плоскости, перпендикулярные линиям напряженности. Поверхность проводника вэлектростатическом поле является эквипотенциальной поверхностью.

25.Потенциал поля, создаваемого точечным зарядом, равномерно заряженной сферой и равномерно заряженным шаром. Потенциал поля точечного заряда Q в однородной изотропной среде с диэлектрической проницаемостью e:

.

Дата добавления: 2015-06-04