Главное свойство любого электрического поля: Главное свойство любого электрического поля – Tokzamer

Электрическое поле

По современным представлениям, электрические заряды не действуют друг на друга непосредственно. Каждое заряженное тело создает в окружающем пространстве электрическое поле. Это поле оказывает силовое действие на другие заряженные тела. Главное свойство электрического поля – действие на электрические заряды с некоторой силой. Таким образом, взаимодействие заряженных тел осуществляется не непосредственным их воздействием друг на друга, а через электрические поля, окружающие заряженные тела.

Электрическое поле, окружающее заряженное тело, можно исследовать с помощью так называемого пробного заряда – небольшого по величине точечного заряда, который не производит заметного перераспределения исследуемых зарядов.

Для количественного определения электрического поля вводится силовая характеристика — напряженность электрического поля.

Напряженностью электрического поля называют физическую величину, равную отношению силы, с которой поле действует на положительный пробный заряд, помещенный в данную точку пространства, к величине этого заряда:

Напряженность электрического поля – векторная физическая величина. Направление вектора  в каждой точке пространства совпадает с направлением силы, действующей на положительный пробный заряд.

Электрическое поле неподвижных и не меняющихся со временем зарядов называется электростатическим. Во многих случаях для краткости это поле обозначают общим термином – электрическое поле

Если с помощью пробного заряда исследуется электрическое поле, создаваемое несколькими заряженными телами, то результирующая сила оказывается равной геометрической сумме сил, действующих на пробный заряд со стороны каждого заряженного тела в отдельности. Следовательно, напряженность электрического поля, создаваемого системой зарядов в данной точке пространства, равна векторной сумме напряженностей электрических полей, создаваемых в той же точке зарядами в отдельности:

…

Это свойство электрического поля означает, что поле подчиняется принципу суперпозиции.

В соответствии с законом Кулона напряженность электростатического поля, создаваемого точечным зарядом Q на расстоянии r от него, равна по модулю

Это поле называется кулоновским. В кулоновском поле направление вектора   зависит от знака заряда Q: если Q > 0, то вектор  направлен по радиусу от заряда, если Q < 0, то вектор  направлен к заряду.

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. 1.2.1). При изображении электрического поля с помощью силовых линий, их густота должна быть пропорциональна модулю вектора напряженности поля.

Рисунок 1.2.1. Силовые линии электрического поля

Силовые линии кулоновских полей положительных и отрицательных точечных зарядов изображены на рис. 1.2.2. Так как электростатическое поле, создаваемое любой системой зарядов, может быть представлено в виде суперпозиции кулоновских полей точечных зарядов, изображенные на рис.  1.2.2 поля можно рассматривать как элементарные структурные единицы («кирпичики») любого электростатического поля.

Рисунок 1.2.2. Силовые линии кулоновских полей

Кулоновское поле точечного заряда Q удобно записать в векторной форме. Для этого нужно провести радиус-вектор    от заряда Q к точке наблюдения. Тогда при Q > 0 вектор  параллелен    а при Q < 0 вектор  антипараллелен  Следовательно, можно записать:

где r – модуль радиус-вектора  .

В качестве примера применения принципа суперпозиции полей на рис. 1.2.3. изображена картина силовых линий поля электрического диполя – системы из двух одинаковых по модулю зарядов разного знака q и –q, расположенных на некотором расстоянии l.

Рисунок 1. 2.3. Силовые линии поля электрического диполя

 

Важной характеристикой электрического диполя является так называемый дипольный момент ,  где  – вектор, направленный от отрицательного заряда к положительному, модуль

Диполь может служить электрической моделью многих молекул.

Электрическим дипольным моментом обладает, например, нейтральная молекула воды (H₂O), так как центры двух атомов водорода располагаются не на одной прямой с центром атома кислорода, а под углом 105° (рис. 1.2.4). Дипольный момент молекулы воды p = 6,2·10^–30 Кл · м.

Рисунок 1.2.4. Дипольный момент молекулы воды

Во многих задачах электростатики требуется определить электрическое поле  по заданному распределению зарядов. Пусть, например, нужно найти электрическое поле длинной однородно заряженной нити (рис. 1.2.5) на расстоянии R от нее.

Рисунок 1.2.5. Электрическое поле заряженной нити

Поле в точке наблюдения P может быть представлено в виде суперпозиции кулоновских полей, создаваемых малыми элементами Δx нити, с зарядом τΔx, где τ – заряд нити на единицу длины. Задача сводится к суммированию (интегрированию) элементарных полей  Результирующее поле оказывается равным

Вектор  везде направлен по радиусу  Это следует из симметрии задачи. Уже этот простой пример показывает, что прямой путь определения поля по заданному распределению зарядов приводит к громоздким математическим выкладкам. В ряде случаев можно значительно упростить расчеты, если воспользоваться теоремой Гаусса,  которая выражает фундаментальное свойство электрического поля.

Модель. Электрическое поле точечных зарядов

Модель. Движение заряда в электрическом поле

Опубликовано в разделах: Электродинамика, Электрическое поле

Электрическое поле. Напряженность электрического поля. Графическое представление электростатического поля.

Основные ссылки

CSS adjustments for Marinelli theme

Объединение учителей Санкт-Петербурга

Форма поиска

Поиск

Вы здесь

Главная » Электрическое поле. Напряженность…

Электрическое поле. Напряженность электрического поля.
Закон Кулона не объясняет механизм передачи электромагнитного взаимодействия: близкодействие (непосредственный контакт) или дальнодействие? Если заряды действуют друг на друга на расстоянии, то скорость передачи взаимодействия должна быть бесконечно большой, взаимодействие должно распространяться мгновенно. На опыте скорость конечна (скорость света с=3.108м/с).
Для объяснения вводится понятие электрического поля (впервые — М. Фарадей) — особый вид материи, существующий вокруг любого электрического заряда и проявляющий себя в действии на другие заряды .
Напряженность  —  силовая характеристика электрического поля.
Пусть заряд  q0 создает поле, в произвольную точку которого мы помещаем положительный заряд  q. Во сколько бы раз мы не изменяли заряд q  в этой точке, сила взаимодействия изменится во столько же раз (з-н Кулона).
Следовательно:  — величина постоянная  в  данной  точке  данного  поля.
Напряженность — векторная физическая величина, численно равная отношению силы, действующей на заряд, помещенный в данную точку данного поля, к величине этого заряда.
Напряженность не зависит от величины заряда, помещенного в поле. , если q>0. , если q<0. Т.е. вектор напряженности направлен от положительного заряда и к отрицательному.
Напряженность в данной точке поля равна 1, если на заряд в 1 Кл, помещенный в эту точку, действует сила в 1 Н. (Напряженность равна 1  , если между точками электростатического поля, находящимися на расстоянии 1 м друг от друга, существует разность потенциалов 1 В).
Принцип суперпозиции полей:   напряженность поля, созданного системой зарядов равна геометрической сумме напряженностей полей, созданных каждым зарядом. Т.е. напряженности складываются геометрически:  (Это опытный факт. )	Пример:
Графическое представление электростатического поля.
Силовые линии (линии напряженности) —  непрерывные (воображаемые) линии вектор напряженности касателен к каждой точке которых. Способ описания с помощью силовых линий введен Фарадеем.
Свойства:
Начинаются на положительных и заканчиваются на отрицательных зарядах. Не пересекаются. Густота линий тем больше, чем больше напряженность. Т.е. напряженность поля прямо пропорциональна количеству силовых линий, проходящих через единицу площади поверхности. Можно договориться изображать поля так, что количество проведенных линий пропорционально величине заряда.

Теги: 

конспект

Электрическое поле | Определение, единицы и факты

электрическое поле

Просмотреть все СМИ

Похожие темы:

электричество поле электрический ветер встроенное электрическое поле напряженность электрического поля

Просмотреть весь связанный контент →

электрическое поле , электрическое свойство, связанное с каждой точкой пространства, когда заряд присутствует в любой форме. Величина и направление электрического поля выражаются величиной E , называемая напряженностью электрического поля или напряженностью электрического поля или просто электрическим полем. Знание значения электрического поля в точке без каких-либо конкретных сведений о том, что создает поле, — это все, что необходимо для определения того, что произойдет с электрическими зарядами вблизи этой конкретной точки.

Вместо того, чтобы рассматривать электрическую силу как прямое взаимодействие двух электрических зарядов, находящихся на расстоянии друг от друга, один заряд считается источником электрического поля, распространяющегося наружу в окружающее пространство, а сила, действующая на второй заряд в это пространство рассматривается как прямое взаимодействие электрического поля со вторым зарядом. Сила электрического поля E в любой точке можно определить как электрическую или кулоновскую силу F ​​, действующую на единицу положительного электрического заряда

q в этой точке, или просто E = F ​​ / q . Если второй, или пробный, заряд в два раза больше, результирующая сила удваивается; но их частное, мера электрического поля E , остается неизменной в любой заданной точке. Сила электрического поля зависит от заряда источника, а не от пробного заряда. Строго говоря, введение небольшого пробного заряда, который сам имеет электрическое поле, несколько модифицирует существующее поле. Электрическое поле можно рассматривать как силу на единицу положительного заряда, которая будет действовать до того, как поле будет возмущено присутствием пробного заряда.

Викторина «Британника»

Физика и естественное право

Направление силы, действующей на отрицательный заряд, противоположно направлению силы, действующей на положительный заряд.

Поскольку электрическое поле имеет как величину, так и направление, направление силы, действующей на положительный заряд, выбирается произвольно в качестве направления электрического поля. Поскольку положительные заряды отталкиваются друг от друга, электрическое поле вокруг изолированного положительного заряда направлено радиально наружу. Когда они представлены силовыми линиями или силовыми линиями, электрические поля изображаются как начинающиеся с положительных зарядов и заканчивающиеся отрицательными зарядами. Линия, касающаяся линии поля, указывает направление электрического поля в этой точке. Там, где силовые линии расположены близко друг к другу, электрическое поле сильнее, чем там, где они дальше друг от друга. Величина электрического поля вокруг электрического заряда, рассматриваемого как источник электрического поля, зависит от того, как заряд распределен в пространстве. Для заряда, сосредоточенного почти в точке, электрическое поле прямо пропорционально количеству заряда; оно обратно пропорционально квадрату расстояния в радиальном направлении от центра источника заряда и зависит также от природы среды. Наличие материальной среды всегда уменьшает электрическое поле ниже значения, которое оно имеет в вакууме.

Иногда само электрическое поле может отделяться от исходного заряда и образовывать замкнутые петли, как в случае зарядов, ускоряющихся вверх и вниз по передающей антенне телевизионной станции. Электрическое поле с сопутствующим магнитным полем распространяется в пространстве в виде излучаемой волны с той же скоростью, что и свет. Такие электромагнитные волны указывают на то, что электрические поля генерируются не только электрическими зарядами, но и изменяющимися магнитными полями.

Величина электрического поля имеет размерность силы на единицу заряда. В системах метр-килограмм-секунда и СИ соответствующими единицами измерения являются ньютоны на кулон, что эквивалентно вольтам на метр. В системе сантиметр-грамм-секунда электрическое поле выражается в единицах дин на электростатическую единицу (эсу), что эквивалентно статвольтам на сантиметр.

Редакторы Британской энциклопедии Эта статья была недавно пересмотрена и обновлена ​​Адамом Августином.

Свойства линий электрического поля

Линия поля — это геометрическое место, которое эксперты определяют по векторному полю и начальному местоположению. Электрические поля связаны с линиями электрического поля. У этих линий много свойств. Наиболее важным свойством является то, что линии поля никогда не пересекаются друг с другом.

Открытие линии электрического поля приписывается Майклу Фарадею. Поскольку силовые линии перпендикулярны поверхности заряда, это помогло ему визуализировать электрическое поле, используя интуицию, а не полагаясь на математический анализ. Продолжайте читать об этих линиях, чтобы понять, почему линии поля никогда не пересекаются друг с другом.

Электрическое поле или электростатическое поле относится к области вокруг электрического заряда, в которой происходит действие электрической силы. Эксперты также называют эту электрическую силу стрессом. Если величина заряда велика, вокруг области может возникнуть огромное напряжение.

Это поле представлено символом E, а его единицей СИ является ньютон на кулон. Это равно вольтам на метр.

Электрическое поле может быть представлено воображаемыми силовыми линиями. Эти воображаемые линии известны как линии электрического поля. Когда заряд положительный, силовые линии электрического поля выходят из заряда. Напротив, когда заряд отрицательный, линии электрического поля движутся к заряду. Более того, силовые линии никогда не пересекаются друг с другом. Кроме того, величина заряда и количество силовых линий пропорциональны друг другу.

Почему силовые линии никогда не пересекаются?

Важно отметить, что касательная в любой точке силовой линии показывает направление электрического поля в этой точке. Теперь, если имеет место пересечение двух силовых линий, то будет две касательные. Эти касательные находятся в точке пересечения из-за этих двух линий.

Следовательно, в такой ситуации можно наблюдать два направления электрического поля в одной точке. Однако электрическое поле не может иметь двух направлений в конкретной точке. Поэтому силовые линии никогда не пересекаются друг с другом.

Типы электрического поля

Электрические поля можно разделить на два типа:

Однородное электрическое поле:

Однородное электрическое поле постоянно в каждой точке. Специалисты получают такое поле, располагая два проводника параллельно друг другу. Они также гарантируют, что разность потенциалов между ними в каждой точке окажется одинаковой.

Неоднородное электрическое поле:

Неоднородное электрическое поле — это поле, которое неоднородно в каждой точке. Это поле характеризуется различной величиной и направлением.

Свойства линий электрического поля

Вот различные свойства линий электрического поля:

• Они начинаются с положительного заряда.
• Эти линии заканчиваются на отрицательном заряде.
• Движение силовых линий электрического поля направлено в сторону от положительного электрического заряда.
• Движение силовых линий электрического поля направлено к отрицательному электрическому заряду.
• Касательную можно провести в любой точке линии электрического поля, тем самым определяя направление поля в этой точке.
• Электрическое поле никогда не может иметь двух направлений в одной точке. Следовательно, силовые линии никогда не пересекаются друг с другом.
• Величина заряда и количество силовых линий пропорциональны друг другу.
• Линии электрического поля входят или выходят из заряженной поверхности обычным образом.
• Линии поля равномерно расположены, параллельны и прямые в однородном электрическом поле.
• Линии поля перпендикулярны поверхности заряда.

• Линии электрического поля не могут проходить через проводник. Таким образом, внутри проводника электрическое поле всегда равно нулю.
• На линии электрического поля может влиять сила притяжения между двумя противоположно заряженными объектами. Из-за этого они имеют тенденцию сокращаться в длину.
• Линии электрического поля представляют собой непрерывные кривые в области, свободной от заряда.