Электрическое поле и его напряженность

Между электрическими зарядами в пространстве действует кулоновская сила. Значит в этом пространстве существует силовое поле. Поле наряду с веществом является одним из видов материи, посредством которого осуществляется взаимодействие между частицами вещества.

Поле, образованное неподвижными электрическими зарядами называется электростатическим.

Силовой характеристикой поля является напряженность .

Физическая величина, являющаяся силовой характеристикой поля и численно равная отношению силы, действующей со стороны поля на точечный пробный положительный заряд, помещенный в рассматриваемую точку поля, к этому заряду.

.

- величина векторная. Пробный заряд должен быть настолько мал, чтобы не исказить поля.

Сила, действующая со стороны поля на произвольный заряд, помещенный в поле равна , но при этом уже будет характеризовать поле, искажаемое зарядом .

Электрическое поле будет однородным, если во всех точках напряженность будет одинакова по величине и направлению. Напряженность измеряется в Н/Кл или В/м.

Напряженность поля, создаваемая точечным зарядом, легко найти из закона Кулона

где - расстояние от заряда , создающего поле, до точки, где определяется напряженность.

Вектора напряженности для точечного заряда направлены радиально к заряду, если он отрицательный, и от заряда – если он положительный.

Поле, создаваемое точечным зарядом – центральное поле.

Графически изображать поле с помощью векторов напряженности неудобно.

Вектора напряженности накладываются друг на друга. Фарадей предложил изображать поле с помощью силовых линий (или линий напряженности).Силовыми линиями называются линии, проведенные в поле так, что касательные к ним в каждой точке совпадают по направлению с вектором напряженности поля.

Линия напряженности считается направленной так же, как вектор поля в рассматриваемой точке линии. Например на рассматриваемом рисунке линия напряженности направлена слева направо.

Линии напряженности не пересекаются, так как в каждой точке поля вектор имеет только одно направление. Для примера приведем линии напряженности поля, создаваемого двумя точечными зарядами.

Рассмотрим поле, создаваемое системой неподвижных точечных зарядов находящихся в вакууме. Экспериментально было показано, что результирующая сила , действующая на пробный заряд в любой точке поля, равна геометрической сумме сил , приложенных к заряду со стороны каждого из зарядов

, (1)

где

(2)

и

, (3)

- напряженность поля системы зарядов,

- напряженность поля одного заряда.

Подставим (2) и (3) в (1) и получим

-

или

= (4)

Уравнение (4) отражает принцип суперпозиции полей (принцип независимости действия электрических полей).

Напряженность электрического поля системы точечных зарядов равна геометрической сумме напряженностей полей каждого из этих зарядов в отдельности.

Дата добавления: 2014-01-04