» » »

14) Электростатическое поле. Напряжение электростатического поля. Силовые линии поля.

Электростатическое поле — поле, созданное неподвижными в пространстве и неизменными во времени электрическими зарядами (при отсутствии электрических токов).

Электрическое поле представляет собой особый вид материи, связанный с электрическими зарядами и передающий действия зарядов друг на друга.

Если в пространстве имеется система заряженных тел, то в каждой точке этого пространства существует силовое электрическое поле. Оно определяется через силу, действующую на пробный заряд, помещённый в этом поле. Пробный заряд должен быть малым, чтобы не повлиять на характеристику электростатического поля.

Основные характеристики

Силовые линии электростатического поля

Свойства:

  1. Всегда незамкнуты: начинаются на положительных и заканчиваются на отрицательных зарядах
  • 2. Силовые линии электрического поля всегда перпендикулярны поверхности проводника.
  • 3. Распределение силовых линий электрического поля определяет характер поля. Поле может быть радиальным (если силовые линии выходят из одной точки или сходятся в одной точке), однородным (если силовые линии параллельны) и неоднородным (если силовые линии не параллельны).

Напряжённость электри́ческого по́ля — векторная физическая величина, характеризующая электрическое поле в данной точке и численно равная отношению силы \vec действующей на пробный заряд, помещенный в данную точку поля, к величине этого заряда q:

\vec.

Также иногда называется силовой характеристикой электрического поля.

Математически зависимость вектора \vec от координат пространства само задаёт векторное поле.

Модуль напряжённости электрического поля в СИ измеряется в В/м (Вольт на метр).

Напряжённость электрического поля точечного заряда

Для системы СИ

Используя потенциалы

\vec

К примеру, для точечного заряда, исходя из закона Кулона \varphi Так как эквипотенциальные поверхности являются в этом случае сферами, то производная по нормали есть производная по радиусу. Таким образом мы можем прийти к так называемому кулоновскому полю:

E_r.

В силу центральной симметрии поля точечного заряда:

E.

Как и следовало ожидать, результаты полностью совпали.

Для системы СГС

Рассуждения аналогичны, вся разница лишь в том, что изменяется вид потенциала \varphi, уравнение Максвелла \operatorname{div}{\vec и \varepsilon_0. В итоге, получаем в системе СГС:

E

Системы единиц

В системе СГС напряжённость электрического поля измеряется в СГСЭ единицах, в системе СИ — в Ньютонах на Кулон или в Вольтах на метр (В/м или V/m).


Друзья! Приглашаем вас к обсуждению. Если у вас есть своё мнение, напишите нам в комментарии.