2018-02-13
728
Электростатическое поле - это поле, создаваемое совокупностью зарядов неподвижных в пространстве и неизменных во времени.
Основными характеристиками электростатического поля являются напряженность 
и потенциал 
.
Напряженность поля в данной точке есть вектор, численное значение которого равно отношению силы, действующей на помещенное в эту точку пробное тело, обладающее положительным зарядом, к величине этого заряда, а направление совпадает с направлением силы.
Если поле создается несколькими зарядами 
, то результирующая напряженность поля равна геометрической сумме напряженностей от каждого из зарядов в отдельности:
Для наглядного изображения электрического поля пользуются линиями напряженности электрического поля (силовыми линиями). Это линии, начинающиеся на положительно заряженном теле и заканчивающиеся на отрицательно заряженном теле. Они проводятся в пространстве так, что вектор напряженности поля совпадает с касательной в каждой точке этой линии.
Потенциал – величина скалярная. Его значение определяется в каждой точке поля некоторым числом.
Поместим в электрическое поле некоторый заряд q. На заряд будет действовать сила 
. Пусть заряд q из точки 1 переместился в точку 2 (рис.38.1). Так как направление силы , воздействующей на заряд в каждой точке пути, может не совпадать с элементом пути 
, то работа по перемещению заряда на пути определится скалярным произведением силы на элемент пути · . Работа, затраченная на перенос заряда из точки 1 в точку 2, определится как сумма элементарных работ 
.
Заряд q может быть любым. Положим его равным единице. Под разностью потенциалов принято понимать работу, затрачиваемую силами поля при переносе единичного заряда из начальной точки 1 в конечную точку 2:
  .
| (38.1) |
Если бы потенциал точки 2 был равен нулю 
, то 
 ,
| (38.2) |
т.е. потенциал произвольной точки может быть определен как работа по переносу единичного заряда из данной точки в точку с нулевым потенциалом.
Иногда точку с нулевым потенциалом выносят на бесконечность Тогда
| (38.3) |
Рассмотрим свободную частицу с положительным зарядом q в равномерном электрическом поле. Предположим, что частица движется по замкнутому пути 1 – 4 – 2 – 5 – 1.
Когда частица движется по участку 1 – 4 – 2, то перемещение ее в направлении от точки 1 к точке 2 совпадает с направлением сил поля, следовательно, совершается положительная работа А1-2; при движении по участку пути 2 – 5 – 1 силы поля направлены против движения, и работа А2-1 отрицательна.
Общее значение работы на замкнутом пути 1 – 4 – 2 – 5 – 1 равно нулю
 .
| (38.4) |
Оба пути (1 – 4 – 2 и 2 – 5 – 1) выбраны произвольно. Отсюда следует, что работа, совершаемая силами поля при перемещении заряженной частицы между двумя точками, не зависит от выбранного пути, а определяется положением начальной и конечной точек пути, то есть расстоянием l.
Поле, которое подчиняется условию (38.4), называется потенциальным.
Потенциал электрического поля изменяется от точки к точке. Вместе с тем в поле можно выделить ряд точек, имеющих одинаковый потенциал. Геометрическое место точек, имеющих одинаковый потенциал, называется поверхностью уровня потенциала, или эквипотенциальной поверхностью. Следы пересечения эквипотенциальных поверхностей с секущей плоскостью образуют эквипотенциальные линии – линии равного потенциала.
В электрическом поле любой конфигурации линии напряженности поля и эквипотенциальные линии пересекаются под прямым углом. При помощи силовых и эквипотенциальных линий оказывается возможным изображать картину электрического поля (рис. 38.2).
