Электрическоеполе.Напряженностьэлектрическогополя

Электрическоеполе.Электромагнитноеполеимеетдвевза­имосвязанныестороны—электрическоеимагнитноеполя.Мож­носоздатьусловия,когдавнекоторойобластипространстваобнаруживаютсяилиэлектрические,илимагнитныеявления.Во­кругзаряженныхнеподвижныхтелвозникаеттолькоэлектриче­скоеполе.Ономожетбытьтакжесозданоизменяющимсямаг­нитнымполем.Аналогично,впространстве,окружающемнепод­вижныепостоянныемагниты,обнаруживаетсятолькомагнитноеполе.Простейшимслучаемэлектрическогополяявляетсяполенеподвижныхзарядов,котороеназываютэлектростатическим.

Электрическоеполепринятоопределятьпомеханическимси­лам,которыеиспытываютнеподвижныезаряженныетела,вноси­мыевэтополе.

Напряженностьэлектрическогополя.Дляобследованияэлектрическогополя,создаваемоготеломсположительнымзаря­домQ(рис.1.2),будемвноситьвразличныеточкиэтогополяпробноезаряженноетело.Ввидумалогозначениязаряда(+q)пробноготелабудемсчитать,чтоискаженияисследуемогополянепроисходит.Вкаждойточкеполянапробноезаряженноетелодействуетопределеннаяпозначениюинаправлениюмеханическаясила.Пользуясьэтим,определимосновнуюфизическуювеличи­ну,характеризующуюэлектрическоеполевкаждойеготочкеиназываемуюнапряженностьюэлектрическогополя.

НапряженностьэлектрическогополяравнаотношениюсилыF,действующейнанеподвижноеположительнозаряженноепробноетело,помещенноевданнуюточкуполя,квеличинезарядаqэтоготелаВекторнапряженностиэлектрическогополяЕсовпадаетпонаправлениюсвекторомсилыF.Следовательно, . (1.2)

ВСИсилавыражаетсявньютонах(Н),азаряд—вкулонах(Кл),поэтомуединицанапряженности—Н/Кл.Изкурсафизикиизвестно,что следовательно,

Такимобразом,напряженностьэлектрическогополявСИвы­ражаетсяввольтахнаметр(В/м).Еслинапряженностьполявкакой-либоточкеравна100В/м,значитнапробноетелоседи­ничнымзарядом,помещенноевэтуточку,действуетсилаF=100Н.Еслизначениезарядапробноготелаувеличить,тоуве­личитсяисилаF.Поэтомучембольшенапряженностьэлектри­ческогополяизначениезарядапробноготела,тембольшеиси­лаF,действующаянанего.

Электрическоеполеизобра­жаетсялинияминапряженно­стиэлектрическогополя(элект­рическимисиловымилиниями),которыепроводяттак,чтобы

вкаждойихточкекасательныекнимсовпадалипонаправлениюсвекторомнапряженностиполя.Нарис.1.3показанакартинаэлектростатическогополядвухзаряженныхтелсравнымиипроти­воположнымипознакузарядами.Силовымилиниямиизображаютнетольконаправление,ноизначениенапряженностиполя.Дляэтогонаграфикахпроводятсиловыелиниисопределеннойплот­ностьютак,чтобычислосиловыхлиний,проходящихчерезедини­цуповерхности,перпендикулярнойсиловымлиниям,былоравно(илипропорционально)значениюнапряженностиполявданномместе.

Электрическоеполе,вовсехточкахкотороговекторынапря­женностиодинаковы,называетсяоднородным.Электрическиесиловыелиниитакогополяпараллельныирасположенысодинаковойплотно­стью.

3.Электрическоеполеодногоине­сколькихточечныхзарядов. Рассмот­римэлектрическоеполеточечногозаряда,показанногонарис.1.2.ЗдесьQ—зарядтела,создающегоэлектриче­скоеполе;q—зарядпробноготела;R—расстояниемеждузарядамиQиq.

ПозаконуКулонасилавзаимодей­ствиямеждутеламисзарядамиQиqбудетравна анапряженностьэлектрическогополявточкеА

(1.3)

Следовательно,напряженностьэлектрическогополя,создан­ногозаряженнымточечнымтелом,резкопадаетсувеличениемрасстоянияR.Еслиэторасстояниеувеличитьвдвараза,тона­пряженностьполяуменьшитсявчетырераза.Такоеполебудетнеоднородным.Иногдаэлектрическоеполесоздаетсясистемойточечныхтел.

Нарис.1.4показаныдваточечныхтеласзарядами+Q₁и—Q₂,создающимиэлектрическоеполе.ОпределимнапряженностьвточкеБэтогополяследующимобразом:

а)найдемнапряженностьполявданнойточкеотзарядаQ₁(вотсутствиезарядаQ₂),т.е

б)определимнапряженностьполявэтойжеточкеотзаряда

Q₂(вотсутствиезарядаQ₁),т.eе

в)путемсложениявекторовнапряженностиE₁иЕ₂найдемискомуюнапряженность .Особое       внимание  при этом

обратимнанаправлениевекторовE₁иЕ₂.