Между электрическими зарядами в пространстве действует кулоновская сила. Значит в этом пространстве существует силовое поле. Поле наряду с веществом является одним из видов материи, посредством которого осуществляется взаимодействие между частицами вещества.
Поле, образованное неподвижными электрическими зарядами называется электростатическим.
Силовой характеристикой поля является напряженность .
Физическая величина, являющаяся силовой характеристикой поля и численно равная отношению силы, действующей со стороны поля на точечный пробный положительный заряд, помещенный в рассматриваемую точку поля, к этому заряду.
.
- величина векторная. Пробный заряд должен быть настолько мал, чтобы не исказить поля.
Сила, действующая со стороны поля на произвольный заряд, помещенный в поле равна , но при этом уже будет характеризовать поле, искажаемое зарядом .
Электрическое поле будет однородным, если во всех точках напряженность будет одинакова по величине и направлению. Напряженность измеряется в Н/Кл или В/м.
|
|
Напряженность поля, создаваемая точечным зарядом, легко найти из закона Кулона
где - расстояние от заряда , создающего поле, до точки, где определяется напряженность.
Вектора напряженности для точечного заряда направлены радиально к заряду, если он отрицательный, и от заряда – если он положительный.
Поле, создаваемое точечным зарядом – центральное поле.
Графически изображать поле с помощью векторов напряженности неудобно.
Вектора напряженности накладываются друг на друга. Фарадей предложил изображать поле с помощью силовых линий (или линий напряженности).Силовыми линиями называются линии, проведенные в поле так, что касательные к ним в каждой точке совпадают по направлению с вектором напряженности поля.
Линия напряженности считается направленной так же, как вектор поля в рассматриваемой точке линии. Например на рассматриваемом рисунке линия напряженности направлена слева направо.
Линии напряженности не пересекаются, так как в каждой точке поля вектор имеет только одно направление. Для примера приведем линии напряженности поля, создаваемого двумя точечными зарядами.
Рассмотрим поле, создаваемое системой неподвижных точечных зарядов находящихся в вакууме. Экспериментально было показано, что результирующая сила , действующая на пробный заряд в любой точке поля, равна геометрической сумме сил , приложенных к заряду со стороны каждого из зарядов
, (1)
где
(2)
и
, (3)
- напряженность поля системы зарядов,
- напряженность поля одного заряда.
Подставим (2) и (3) в (1) и получим
|
|
-
или
= (4)
Уравнение (4) отражает принцип суперпозиции полей (принцип независимости действия электрических полей).
Напряженность электрического поля системы точечных зарядов равна геометрической сумме напряженностей полей каждого из этих зарядов в отдельности.