Електричне поле, його силова характеристика, напруженість

Електричне поле - це матеріальне середовище, що передає взаємодія електричних зарядів в відповідно до закону Кулона. Електричне поле діє тільки на електричні заряди і може бути досліджено за допомогою пробного заряду - невеликого за величиною позитивного заряду, щоб він якомога менше спотворював досліджуване поле. Сила, що діє на пробний заряд пропорційна величині цього пробного заряду.

Коефіцієнт пропорційності служить силовий характеристикою поля в даній точці і називається напруженістю електричного поля. Напруженість векторна величина, вектор напруженості направлений туди ж куди і вектор сили. Напруженість вимірюється силою діючої на одиничний пробний заряд, поміщений у дану точку поля, її можна знайти за законом Кулона:

Тут q - заряд створює поле, r - відстань від даної точки поля до заряду; якщо заряд розподілений на поверхні кулі, то r - відстань від даної точки поля до центру кулі, причому всередині кулі поля немає і напруженість дорівнює нулю. Якщо поле створено декількома зарядами, то напруженість в будь-який його точки дорівнює геометричній сумі напруженості, створених в цій точці кожним зарядом окремо.

Лінії напруженості, однорідне поле.

Можна зображати електричне поле за допомогою векторів напруженості, але не завжди зручно. Фарадей запропонував зображати електричне поле за допомогою силових ліній або ліній напруженості.

Це такі лінії по дотичній до кожної точки яких розташовуються вектори напруженості. Лінії напруженості вважають спрямованими туди, куди вказують вектори напруженості. Графічно зображуючи поле слід пам'ятати:

1. лінії напруженості ніде не перетинаються;

2. починаються лінії на позитивних зарядах або в нескінченності, а закінчуються на негативних або в нескінченності;

Між зарядами ніде не перериваються.

При розрахунках умовно вважають, що через одиницю площі перпендикулярної лініях проходить число ліній дорівнює напруженості, в тому місці, де знаходиться ця поверхню. Електричне поле, вектор напруженості у всіх точках якого однакові за величиною і напрямком називається однорідним. Лінії напруженості однорідного поля паралельні і розташовуються на однаковій відстані одна від одної. Однорідним є поле між двома різнойменно зарядженими пластинами, якщо розміри пластин більше в порівнянні з відстанню між ними.

1. Два рівних позитивних заряду знаходяться на відстані 10 см один від одного і відштовхуються з силою 1000 н. Визначити величину кожного заряду.

r = 10 см = 10 × 10 -2 м

F = 1000 н = 10 3 н