Теория метода. Вокруг заряда или заряженного тела в пространстве возникает электрическое поле

Вокруг заряда или заряженного тела в пространстве возникает электрическое поле. В этом поле на любой за­ряд действует электростатическая сила Кулона. Полем называет­ся форма материи, передающая силовые взаимодействия между макроскопическими телами или частицами, вхо­дящими в состав вещества. В электростатическом поле осуществ­ляется силовое взаимодействие заряженных тел. Электростатическое поле - стационарное электрическое поле, является частным случаем электрического поля, созданного непод­вижными зарядами.

Электрическое поле характеризуется в каждой точке пространства двумя характеристиками: силовой - вектором электрической на­пряженности и энергетической – потенциалом , являющимся скалярной величиной. Напряженностью данной точки электриче­ского поля называется векторная физическая величина, численно равная и совпадающая по направлению с силой , действующей со стороны поля на единичный положительный заряд , поме­щенный в рассматриваемую точку поля:

.

Силовой линией электрического поля называется линия, касательные к которой в каждой точке определяют направления векторов напряженности соответствующих точек электрического поля. Число 0силовых линий, проходящих через единицу площа­ди, нормальной к этим линиям, численно равно величине вектора на­пряженности электрического поля в центре этой площади. Линии напряженности электростатического поля начинаются на положительном заряде и уходят в бесконечность для поля, создаваемого этим зарядом. Для поля создаваемого отрицательным зарядом, силовые линии приходят из бесконечности к заряду.

Потенциалом электростатического поля в данной точке называется скалярная величина, численно равная потенциальной энергии единичного положительного заряда, помещенного данную точку поля:

.

Работа, которая совершается силами электростатического поля при пе0ремещении точечного электрического заряда , равна произведению этого заряда на разность потенциалов между на­чальной и конечной точками пути:

,

где и - потенциалы начальной и конечной точек поля при перемещении заряда.

Напряженность связана с потенциалом электростатического поля соотношением:

.

Градиент потенциала, указывает направление наиболее быстрого изменения потенциала при перемещении в направлении, перпен­дикулярном к поверхности равного потенциала.

Напряженность поля численно равна изменению потен­циала на единицу длины , отсчитанному в направлении, перпендикулярном к поверхности равного потенциала, и направ­лена в сторону его убывания (знак минус):

.

Геометрическое место точек электрического поля, потенциалы которых одинаковы, называется эквипотенциальной поверхностью или поверхностью рав­ного потенциала. Вектор напряженности каждой точки электриче­ского поля нормален к эквипотенциальной по­верхности, проведен­ной через эту точку. На рис. 1 графически изо­бражено электрическое поле, образованное положительным точечным зарядом и отрицательно заряженной плоскостью Р.

Сплошные линии эквипотенциальные поверхности с потенциалами , , и т.д., пунктирные липни - силовые ли­нии поля, их направление показано стрелкой.