3.Электрическое поле и его напряженность.

Электрическое поле — это особый вид материи, которая существует вокруг электрически заряженных элементарных частиц (электроны и протоны). Через электрические поля передаётся воздействие одного электрического заряда (неподвижного) на иной неподвижный электрический заряд. Данное взаимодействие происходит в соответствии с известными законами Кулона. К свойствам электрического поля можно отнести: — невидимость (их определение происходит через поведение пробного электрического заряда) — электрические поля взаимодействуют только лишь с электрическими полями. — оно имеет векторное направление — может притягивать либо отталкивать — существует всегда вокруг заряженных частиц (в отличие от магнитного поля) — обладает свойством концентрации и неоднородности (имеется в виду НАПРЯЖЕННОСТЬ) Как было упомянуто выше, электрическое поле определяется при помощи пробного точечного заряда. Если электрический заряд (пробный заряд) обладает электрическим полем внести в интересующую нас точку пространства, можно выяснить — если в данном месте электрическое поле. Если начнёт действовать электрическая сила, то значит, в этой точки поле есть. Интенсивность данного электрического поля будет характеризовать напряженность поля. Силы, которые действуют на один и тот же точечный электрический заряд будут отличатся по направлению и величине в различных точках электрического поля. Поэтому и было целесообразно ввести силовую характеристику любой точки данного поля, созданного зарядом. К сожалению, сила «F» (Кулона) подобной характеристикой послужить не может, поскольку для одной точки поля эта сила будет прямо пропорциональна величине точечного заряда. Было принято считать силовой характеристикой точки электрического поля «E». Она стала называться напряжённостью электрического поля. Напряжённость измеряется силой, с которой электрическое поле действует на единичный положительный заряд, что был внесён в некую точку определяемого поля в пространстве. Напряженность является векторной величиной. Напряжённость электрического поля измеряется в Ньютонах на Кулон или в Вольтах на метр. формула напряжённости электрического поля. И ещё, что можно сказать о напряжённости — если электрическое поле создаётся одновременно множеством электрических зарядов, то результативная (общая) напряжённость «E» в определённой точке электрического поля находится как геометрическая сумма всех имеющихся напряженностей, созданных в данной точке каждым конкретным электрическим зарядом в отдельности. Электрические поля, это неотъемлемая составляющая всего существующего в мироздании, и лишь в силу нашей ограниченности восприятия мира, поля воспринимаются нами, как нечто загадочное и непонятное 4. Принцип суперпозиции электрических полей. Принцип суперпозиции электрических полей: напряженность результирующего поля Е, создаваемого системой n зарядов, равна геометрической сумме напряженностей полей, создаваемых в данной точке поля каждым из зарядовв отдельности:. Принцип суперпозиции позволяет рассчитать поля любой системы неподвижных зарядов. Применим его для расчёта поля электрического диполя- системы из двух равных по модулю разноименных точечных зарядов (+g, -g), расстояние L между которыми значительно меньше расстояния r от центра диполя до точки рассматриваемого поля. Произведение заряда g на плечо диполя L называется электрическим моментом диполя или дипольным моментом . Согласно принципу суперпозиции , напряженность поля диполя в точке А( на оси диполя) будет равна:.

5.Поле диполя. Диполем называется система двух точечных одинаковых по величине и противоположных по знаку зарядов (рис. 1.10.). Расстояние между зарядами l называется плечом диполя. Плечу приписывается направление по оси диполя от отрицательного заряда к положительному. Вектор называетсяэлектрическим моментом диполя.

Рис. 1.10.

Воспользовавшись принципом суперпозиции электрических полей, вычислим поле на оси диполя в точке А, отстоящей от центра диполя на расстоянии r >> l (рис. 1.11.). Электрическое поле в рассматриваемой точке возникает как результат сложения двух полей, созданных точечными зарядами +q и –q.

Учитывая, что <<r, окончательный результат запишем так

(1.6)

Здесь важно отметить три момента:

1. Напряжённость поля Е_А на оси диполя пропорциональна его электрическому моменту Р.

2. Поле диполя убывает с расстоянием r быстрее, чем поле точечного заряда —обратно пропорционально кубу расстояния.

3. Напряжённость поля на оси диполя Е_А совпадает по направлению с направлением плеча диполя и его электрического момента.

6. Теорема Остроградского –Гаусса и ее приложения. Теорема Гаусса: поток вектора напряженности электрического поля через произвольную замкнутую поверхностьS, пропорционален алгебраической сумме зарядов находящихся внутри этой поверхности. Для поля точечного заряда g, находящегося в центре сферической поверхности S, получим: . Заметим что для замкнутой поверхности любой формы если она заключает в себе точечный зарядQ, поток вектора также равен. В соответствии с принципом суперпозиции для напряженностиполя, создаваемой системойN зарядов , справедливо уравнение: -теорема Гаусса, поток вектора напряженности электростатического поля в вакууме через произвольную замкнутую поверхность равен алгебраической сумме заключённых внутри этой поверхности зарядов, деленной на. Теорема Гаусса представляет значительный практический интерес: с ее помощью можно достаточно просто рассчитать напряженность полей, создаваемых равномерно заряженными телами, имеющими симметричную форму.