11. Вектор е напряженности электрического поля.

На токи и заряды в электромагнитом поле действуют силы. Механические силы, действующие в поле на заряженные тела, определяются векторами напряженности электрического поля и магнитной индукции.

На электрический заряд q, движущийся в электромагнитном поле со скоростью, действует сила как со стороны электрического, так и со стороны магнитного полей:

.

Хотя электромагнитное поле и характеризуется неразрывно связанными электрическим и магнитным полем, удобно рассмотреть воздействие этих сил на заряд по отдельности.

Первая сила относится к вектору напряженности электрического поля . Пусть заряд неподвижен,. Тогда механическая сила, действующая на заряд в электрическом поле, определяется как:

,

и называется в силой Кулона, измеряется, как и всякая сила, в ньютонах. Отсюда следует:

.

При заряде, равном одному кулону получим

.

Итак, вектор напряженности электрического поля − отношение силы, действующей со стороны электрического поля на неподвижный электрический заряд, к величине этого заряда. Или: векторопределяет величину и направление силы, с которой электрическое поле действует на заряд величиной, помещенный в данной точке поля.

Направление силы, действующей на тестовый заряд , помещенный в поле зарядаq, определяется по закону Кулона: если зарядqположителен – то векторнаправлен от него (одноименные заряды отталкиваются), если зарядqотрицателен – то векторнаправлен к нему. Направление вектора, как следует из его определения, совпадает с направлением вектора силы(рисунок Рисунок 22 ).

22. −Взаимодействие зарядов и вектор напряженности электрического поля

Одиночный точечный заряд создает напряженность поля, равную

,

где − единичный вектор, направленный от заряда,− расстояние от заряда. Величинаназывается абсолютной диэлектрической проницаемостью и равна.

Единицей измерения вектора является вольт/метр, В/м.

12. Вектор магнитной индукции b

Рассмотрим теперь заряд q, движущийся в электромагнитном поле. Сила, с которой магнитное поле действует на этот заряд, определяется вторым слагаемым из общей силы:

,

и называется силой Лоренца (рисунок Рисунок 23 ).

23. −Заряд, движущийся в магнитном поле

. Отсюда видно, что магнитное поле оказывает действие только на движущийся заряд. Из определения векторного произведения следует, что сила будет максимальна, если заряд перемещается перпендикулярно магнитному полю:

,

Единица измерения вектора − тесла, приим/с

.

Сила Лоренца не изменяет скорости движения заряда и его энергии; она создает ускорение, изменяя траекторию движения заряда. Например, при движении положительного заряда перпендикулярно однородному магнитному полю возникает центростремительная сила, перпендикулярная вектору , которая заставляет заряд двигаться по окружности постоянного радиуса, как показано на рисунке Рисунок 24 .

На этом рисунке используется еще один способ представления векторов, направленных перпендикулярно плоскости рисунка. При этом вектор, направленный от рисунка к зрителю, обозначается кружком с точкой, а от зрителя к рисунку – кружком с перекрестием. Здесь используется зрительная аналогия со стрелой: кружок с точкой представляет собой острие стрелы, а кружок с перекрестием – оперение стрелы; по ним можно определить направление полета.

24. −Вращение заряда в магнитном поле

Можно сказать, что заряды «захватываются» магнитным полем – это свойство магнитного поля используется в электронных приборах: для отклонения пучка электронов в электронно-лучевых трубках и других устройствах.