Электрическое поле

Опытным путем установлено, что во всяком теле содержится большое количество мельчайших частиц, заряженных электричеством. Напряженность электрического поляЧасто в объеме тела находятся в среднем равные количества положительно и отрицательно заряженных частиц и, как говорят, электрических зарядов, вокруг которых имеется электрическое поле. Такое тело является электрически нейтральным.

В электрически заряженном теле (или участке тела) обладают образовавшиеся по какой-либо причине положительные или отрицательные заряды.
Если вблизи заряженного тела (частицы) находится другое заряженное тело (частица), то между ними возникают силы электрического взаимодействия. Разноименные заряженные частицы притягиваются друг к другу, одноименно заряженные отталкиваются.

Взаимодействие заряженных частиц объясняется тем, что каждую из них окружает электрическое поле. Электрическое поле обладает энергией, которая называется электрической; поэтому, если в электрическое поле, окружающее заряженную частицу, внести другую заряженную частицу, то последняя будет испытывать действие силы поля. В свою очередь поле второй частицы будет действовать на первую частицу. Под действием сил поля частицы могут перемещаться; в этом случае производится работа за счет энергии поля. Электрически заряженные частицы и электрическое поле являются двумя неразрывно связанными видами материи. Электрическое поле вокруг неподвижного заряда называются электростатическим полем.

Внесем в электрическое поле заряда Q другой очень маленький (по сравнению с Q) «пробный» заряд q.

Силу поля, действующего на зарядq, обозначают F. Сила F будет пропорциональна величине пробного заряда, но при неизменной величине q может иметь разную величину в разных электрических полях или в отдельных точках одного и того же поля; это указывает нам, что величина силы зависит не только от величины пробного заряда, но и от интенсивности поля в той точке, где находится пробный заряд. Величина, характеризующая интенсивность электрического поля, называется напряженностью и обозначается Е. Как показывают опыты Кулона, напряженность поля заряда Q пропорциональна его величине. Таким образом, сила поля, действующая на пробный заряд.

F=Eq(1-1)

Пользуясь зависимостью (1-1), найдем напряженность электрического поля:

E=F/q (1-2)

Мы уже указывали, что сила прямо пропорциональна величине пробного заряда поэтому если пробный заряд увеличится (или уменьшится) в несколько раз, то во столько же раз увеличится (или уменьшится) сила F, а их отношение не изменится. Таким образом, напряженность поля не зависит ни от силы, ни от величины пробного заряда является характеристикой только самого электрического поля.

При q, равном единице, E численно равно F, т.е. напряженность электрического поля численно равна силе поля, действующей на электрический заряд, равный единице.

Напряженность, как и сила, — векторная величина. За направление вектора напряженности принимают направление силы, с которой поле действует на положительно заряженную частицу, находящуюся в данной точке электрического поля.

Электрическое поле между двумя заряженными параллельными пластинами
Рис. 1-1

На рис. 1-1 показано направление вектора напряженности электрического поля E между плоскими пластинами, имеющими равные по величине заряды разных знаков +Q и —Q. Вектор E направлен от положительно заряженной пластины к отрицательно заряженной, так как положительно заряженная частица, помещенная между пластинами, будет притягиваться к отрицательно заряженной и отталкиваться от положительно заряженной.

Электрическое поле изображается линиями напряженности электрического поля (электрическими линиями). Электрическая линия проводится в поле так, чтобы вектор напряженности электрического поля в каждой точке был направлен по касательной к электрической линии в этой точке. Электрические линии не замкнуты; они начинаются на телах, обладающих положительным электрическим зарядом, и оканчиваются на телах, обладающих отрицательным зарядом.

Поля вокруг положительно и отрицательно заряженных шариков2
рис. 1-2

На рис. 1-1 и 1-2 в качестве примеров даны изображения простейших электрических полей: между двумя параллельными разноименно заряженными пластинами и вокруг уединенных электрически заряженных шариков.

Электрическими линиями можно воспользоваться для наглядного изображения интенсивности поля, т.е. величины напряженности поля. Для этого через единичную площадку, перпендикулярную к направлению электрических линий, проводится такое число линий, которое равно или пропорционально напряженности поля.

Если во всех точках электрического поля векторы напряженности равны друг другу, то такое электрическое поле называется однородным.

Так, например, поле между пластинами (см. рис. 1-1) в области, достаточно удаленной от краев пластин, будет однородным.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *