>>> Перейти на полный размер сайта >>>

Учебное особие по физике

Напряженность электростатического поля. Линии напряженности

Для исследования электростатического поля в него необходимо внести пробный заряд q₀ (заряд q₀ — точечный положительный заряд достаточно малой величины, чтобы его внесение в исследуемое поле не искажало это поле, иначе, это заряд, собственное поле которого пренебрежимо мало по сравнению с исследуемым) и измерить силу, которая действует на него в заданной точке поля.

Рис. 1

Сила, действующая на заряд q₀, помещенный в точку М исследуемого поля (рис. 1), пропорциональна этому заряду и зависит от свойств поля в этой точке: F_M ~ q₀. Отношение же этой силы к заряду q₀ не зависит от вносимого заряда и для данной точки поля есть величина постоянная

Это отношение называется напряженностью поля и является характеристикой силового действия электростатического поля на внесенные в него заряженные тела.

В СИ единицей напряженности поля является ньютон на кулон (Н/Кл) или вольт на метр (В/м).

Напряженностью в данной точке электростатического поля называют векторную физическую величину, равную отношению силы, действующей в данной точке на точечный пробный заряд, к этому заряду.

Зная напряженность в некоторой точке поля, всегда можно определить силу, действующую на любой заряд q, помещенный в данную точку поля

Графически изображать электростатическое поле удобнее не в виде векторов напряженности, а с помощью линий напряженности. Это предложил М. Фарадей. При построении линий напряженности необходимо придерживаться следующего:

1. касательная к линии напряженности в каждой точке совпадает с вектором напряженности (рис. 2);

   

   Рис. 2

2. линии напряженности электростатического поля — незамкнутые линии: они начинаются на поверхности положительно заряженных тел (или в бесконечности) (рис. 3, а, б) и оканчиваются на поверхности отрицательно заряженных тел (или в бесконечности);

   

   Рис. 3

3. линии напряженности не пересекаются, так как в каждой точке поля вектор имеет лишь одно направление;
4. в любой точке поля плотность линий напряженности равна модулю напряженности поля в этой точке. Плотностью линий напряженности называют число линий, проходяших сквозь единичную площадку, перпендикулярную им. В случае точечного заряда (или шара), находящегося на достаточно больших расстояниях от других тел, электростатическое поле симметрично относительно центра заряда (рис. 3, а, б).

Рис. 4

На рисунке 4, а изображено плоское сечение поля двух одноименно заряженных шаров, а на рисунке 4, б — двух разноименно заряженных шаров, на рисунке 5, а — электростатическое поле бесконечной равномерно заряженной плоскости, на рисунке 5, б — поле системы двух разноименно заряженных плоскостей.

Рис. 5