Силы, действующие в электростатическом поле

Если в электрическом поле находятся заряженные тела, то на эти тела действуют электрические силы, стремящиеся их перемещать или деформировать. Силы, стремящиеся привести тела в движение, называются пондеромоторными, т.е. силами, движущими весомые тела.

Проекцию силы на любое направление, действующей в поле системы положительно заряженных тел, можно определить через энергию этой системы как

.

Отсюда, если при перемещении тела на расстояние в направлении его энергия изменяется на, то отношение изменения энергии к перемещению определяет проекцию силы на данное направление.

Здесь знак "плюс" берется при, т.е. когда потенциалы всех заряженных тел, входящих в систему, остаются неизменными при их перемещении. Такой случай имеет место, если все тела подключены к зажимам внешних источников с постоянными по значению ЭДС ().

Знак "минус" берется при, т.е. когда заряды всех тел не изменяются при изменении конфигурации -заряженных тел. На практике это возможно, если все тела после зарядки отключить от источников ЭДС. В этом случае может произойти перераспределение зарядов по поверхности тел, однако количество заряда на них не меняется.

Запишем проекции силы в декартовой системе координат:

,,,

тогда сила равна

,

.

Таким образом, сила, действующая на заряженные тела в электрическом поле, пропорциональна градиенту от энергии поля, т.е. сила действует на заряженное тело, если поле неоднородно (). В свою очередь энергия электрического поля пропорциональна квадрату его напряженности: энергия больше в той точке пространства, где выше напряженность электрического поля. На рис.2.5 показано действие электрической силы на положительно заряженное тело, внесенное в неоднородное электрическое поле. Тело с положительным зарядом выталкивается полем. Если же тело заряжено отрицательно, то направление действия силы изменяется на противоположное, но ее величина остается неизменной ().

Дата добавления: 2014-01-03