Електричне поле

Електричне поле — це вид матерії, за допомогою якої здійснюєть­ся електрична взаємодія заряджених тіл. Воно оточує будь-яке заря­джене тіло й виявляє себе дією на заряджені тіла.

Розрізняють два основні види електричних полів: електростатичне й вихрове (індукційне).

Електростатичне поле — це електричне поле, яке існує навколо нерухомих у даній системі відліку тіл або частинок, що мають елек­тричний заряд.

Отже, головна властивість електричного поля полягає в його здатності діяти на електричні заряди з деякою силою. Ця здатність електрично­го поля діяти на заряд із деякою силою дозволяє ввести кількісну ха­рактеристику електричного поля.

7. Напруженість електричного поля.

Якщо по черзі поміщати в одну й ту саму точку поля невеликі заряджені тіла й вимірювати сили, що діють на них із боку поля, то виявиться, що ці сили прямо пропорційні величинам зарядів. Відношення сили до заряду залишається сталим, не залежить від модуля заряду й характеризує тільки електричне поле в тій точці, де розташований заряд. Ця характеристика називається напруженістю електричного поля.

· Напруженістю електричного поля в даній його точці називається векторна фізична величина, що чисельно дорівнює відношенню сили, з якою поле діє на точковий заряд, поміщений у цю точку, до значен­ня цього заряду:

Напруженість поля в одиницях СІ виражається в ньютонах на кулон:

[Е]= Н/Кл

Сила, яка діє на заряд з боку електричного поля, дорівнює:

Знайдемо напруженість електричного поля, створюваного точковим зарядом на відстані від нього:

8. Принцип суперпозиції.

Якщо у разі накладення полів від декіль­кох зарядів ці поля не роблять ніякого впливу одне на одного, то ре­зультуюча сила з боку всіх полів повинна дорівнювати геометричній сумі сил із боку кожного поля.

У цьому полягає принцип суперпозиції полів: напруженість електричного поля системи N зарядів дорівнює векторній сумі напруженостей полів, створюваних кожним із них окремо:

Графічне зображення електричних полів.

Електричне поле не діє на органи чуття. Ми його не бачимо. Проте розподіл поля в просторі можна зробити видимим. Для цього введемо своєрідну графічну модель електричного поля — лінії напруженості.

Лінією напруженості називається безперервна лінія, дотична до якої в кожній точці збігається за напрямом із вектором напруженості.

Лінії напруженості не перетинаються.

Для електростатичного поля лінії починаються на позитивних за­рядах і закінчуються на негативних.

Силові лінії зображуються так, що щільність ліній пропорційна зна­ченню напруженості електричного поля.

За напрям напруженості поля приймають напрям сили, що діє на позитивний заряд.

Слід звернути увагу на те, що лінії напруженості лише допо­магають наочно уявити розподіл поля в просторі та є не більш реаль­ними, ніж меридіани й паралелі на земній кулі.

Вільні заряди.

Провідність металевих провідників обумовлена існу­ванням у них вільних електронів, а провідність газів і електролітів — існуванням у них іонів. Як електрони, так і іони, опинившись у елект­ричному полі й будучи вільними, продовжуючи свій тепловий хаотич­ний рух, починають дрейфувати під дією сил електричного поля.

Електростатичне поле всередині провідника.

Як тільки провідник потрапляє в електричне поле, то під впливом сил, які діють на вільні електрони з боку цього поля, вони починають рухатися впорядковано в напрямі, протилежному напруженості поля. Цей процес перерозподі­лу зарядів у провіднику протікає майже миттєво. При цьому один бік провідника заряджається негативно (надлишок електронів), а інший — позитивно (нестача електронів). Ці заряди створюють поле, напруженість якого протилежна напруженості зовнішнього поля.

Це поле збільшується за напруженістю до тих пір, поки не компенсуєть­ся зовнішнім полем, і, отже, напруженість сумарного поля усередині об'єму провідника стане дорівнювати нулю. Подальше збільшення заряду на кінцях провідника теж припиняється. Це явище отримало назву електро­статичної індукції.

Явище електростатичної індукції полягає в тому, що на кінцях провідника виникають різнойменні заряди в рівних кількостях, а на­пруженість поля усередині провідника стає рівною нулю.

Електростатичний захист. Необхідно звернути увагу, що в провіднику, внесеному в електричне поле, надмірні заряди роз­ташовуються тільки на його зовнішній поверхні. При цьому якщо вида­лити його внутрішню частину, то це не вплине на розподіл зарядів на тій частині провідника, яка залишилася. Тому розподіл зарядів у порожнис­тому провіднику буде таким самим, як і в суцільному. Напруженість поля в товщі тієї частини металу, що залишилася, й усередині порожнини буде дорівнювати нулю. З цієї причини порожнистий металевий провідник ек­ранує електричне поле зовнішніх зарядів. Цим широко користуються на практиці для влаштування електростатичного захисту.

Дата добавления: 2014-01-04