Напряженность и потенциал электрического поля точечного заряда

Найдем напряженность электрического поля положительного точечного заряда q в точке, находящейся на расстоянии r от заряда (рис.9.1). Поместим в эту точку пробный положительный точечный заряд q_пр. Со стороны заряда q на него будет действовать сила отталкивания (заряды одноименные). Направление вектора совпадает с направлением силы . Величину напряженности найдем, воспользовавшись законом Кулона:

. (9.9)

Если заряд, создающий поле, отрицательный, то на положительный пробный заряд q_пр будет действовать сила притяжения , направленная в сторону заряда –q. Также будет направлен вектор . Величина напряженности рассчитывается по формуле (9.9), заряд подставляется со знаком “модуль”.

Итак, если точечный заряд положительный, то вектор направлен по радиальной прямой от положительного заряда. Если точечный заряд отрицательный, то вектор направлен по радиальной прямой к отрицательному заряду. Величина напряженности рассчитывается по формуле:

. (9.10)

Обращаем внимание, что вектор начинается в точке, которую он характеризует.

Без вывода приведем формулу, по которой можно рассчитать величину потенциала в точке, находящейся на расстоянии r от заряда:

. (9.11)

Потенциал – величина алгебраическая, поэтому в формуле (9.11) знак “модуль” ставить не надо, для положительного заряда потенциал положительный, для отрицательного заряда потенциал отрицательный.

Для наглядного изображения электрического поля используют силовые линии. Эти линии проводят так, чтобы направление вектора в каждой точке совпадало с направлением касательной к силовой линии (рис. 9.2). При изображении электрического поля с помощью силовых линий, их густота должна быть пропорциональна модулю вектора напряженности поля.

Рис 9.2.	Рис.9.3.

Силовые линии электрических полей положительных и отрицательных точечных зарядов изображены на рис. 9.3. Силовые линии имеют направление, они начинаются на положительных зарядах, заканчиваются на отрицательных зарядах или уходят в бесконечность.

Эквипотенциальная поверхность – поверхность, все точки которой имеют одинаковый потенциал. С помощью эквипотенциальных поверхностей также можно изображать электрические поля. Например, для электрического поля точечного заряда эквипотенциальные поверхности являются сферическими поверхностями, центры которых совпадают с точечным зарядом. Эквипотенциальные поверхности и силовые линии взаимно перпендикулярны.

Дата добавления: 2014-01-04