Электрическое поле. Напряженность. Потенциал. Силовые линии. Эквипотенциальные поверхности. Связь напряженности и потенциала

Электрическое поле- это вид материи, посредством которой осуществляется связь и взаимодействие между электрическими зарядами, вернее – телами, имеющими электрический заряд. Она существует вокруг тел или частиц, обладающих электрическим зарядом, а также в свободном виде в электромагнитных волнах.

поле

                электростатическое,                                   вихревое, возникающее путем
образуемое неподвижными зарядами                                   индукции

Напряженность (Е)- векторная величина, численно равная силе F, с которой поле действует на единичный точечный заряд q, помещенный в данную точку поля, и направление которой совпадает с направлением силы, действующей на положительный заряд. E=F/q [Н/Кл]

Напряжённость электрического поля в произвольных точках аналитически задаётся следующими тремя уравнениями: E_x=f₁(x,y,z); E_y=f₂(x,y,z); E_z=f₃(x,y,z), где E_x, E_y, E_z – проекции вектора на соответствующие координатные оси, введённые для описания поля.

Эл.поле изображают системой силовых линий, или линий напряженности. Это воображаемые кривые, касательные к которым в любых точках указывают направление векторов напряженности в этих точках поля. Поле, напряженность которого во всех точках одинакова, называется однородным, оно изображается системой параллельных равномерно распределенных силовых линий (образуется, например, между пластинками плоского конденсатора).

Чаще напряженность эл. поля связывают с разностью потенциалов, приходящейся на единицу длины линии напряженности, и выражают в вольтах на метр.

Потенциал (  или разность потенциалов ( . Потенциал в данной точке поля численно равен работе, которую совершают силы поля при перемещении единичного положительного заряда из данной точки на бесконечность (в точку, где потенциал поля=0). Эта работа совершается за счет убывания потенциальной энергии, которую приобрел заряд, помещенный в эту точку поля. Потенциал- это энергетическая характеристика эл. поля, выражается в вольтах(В).

 На практике чаще пользуются понятием разность потенциалов между 2-мя точками электрического поля. Разность потенциалов в 2-х точках- напряжение.

Эквипотенциальная поверхность – поверхность, во всех точках которой потенциал электрического поля имеет одинаковое значение.

Между двумя любыми точками на эквипотзенциальной поверхности разность потенциалов равна нулю, поэтому работа сил электрического поля при любом перемещении заряда по эквипотенциальной поверхности равна нулю. Это означает, что вектор силы в любой точке траектории движения заряда по эквипотенциальной поверхности перпендикулярен вектору скорости. Следовательно, линии напряженности электростатического поля перпендикулярны эквипотенциальной поверхности.

Эквипотенциальными поверхностями поля точечного электрического заряда являются сферы, в центре которых расположен заряд.

Эквипотенциальные поверхности однородного электрического поля представляют собой плоскости, перпендикулярные линиям напряженности.

Напряжённость в какой-либо точке электрического поля равна градиенту потенциала в этой точке, взятому с обратным знаком. Знак «минус» указывает, что напряженность E направлена в сторону убывания потенциала.

Принцип суперпозиции (наложения) полей: Если в данной точке пространства различные электрически заряженные частицы 1, 2, 3... и т.д. создают электрические поля с напряженностью Е1, Е2, Е3... и т.д., то результирующая напряженность в данной точке поля равна геометрической сумме напряженностей.