4.Электростатичское поле. Вектор напряженности. Напряженность поля точечного заряда в векторной форме. Принцип суперпозиции полей.

Электростатическое поле

Совокупность значений физической величины в зависимости от координат образуют поле этой величины.

Например, состояние тела можно описать полем температур Т(r). Так как температура – величина скалярная, то и поле температур – скалярное.

Силовое взаимодействие частиц можно описать полем сил , которое является векторным, так как сила – величина векторная.

Электростатическое поле это способ описания взаимодействия электрических зарядов. Однако это непросто формальное понятие, а реально существующий вид материи, который действует с силой на электрические заряды.

Напряженность электростатического поля

Отношение силы к величине пробного заряда q не зависит от величины заряда и может характеризовать данную точку поля.

где q – пробный заряд, - сила

Эту физическую величину, характеризующую электростатическое поле, называют напряженностью электростатического поля.

Напряженность электростатического поля в некоторой точке это физическая величина, численно равная силе, действующей на единичный положительный заряд, помещенный в данную точку поля.

- силовая характеристика поля, которая определяет силу, действующую на произвольный точечный заряд

Направление вектора совпадает с направлением вектора силы

За единицу напряженности в системе СИ принимается напряженность в такой точке поля, где на заряд в 1Кл действует сила в 1Н.

Для того, чтобы описать электростатическое поле нужно задать вектор напряженности в каждой точке поля. Для этого пользуются, так называемыми, линиями напряженности. Линией напряженности называют линию, проведенную в электростатическом поле, для которой направления касательной в любой точке совпадают с направлением вектора напряженности поля. Поле, во всех точках которого напряженность имеет одно и тоже значение по величине и направлению, называется однородным.

Напряженность поля точечного заряда.

Пусть поле создается точечным зарядом +q

Найдем напряженность в точке А. Для этого поместим в точку А пробный точечный положительный заряд q0. Найдем силу, действующую на q0 со стороны заряда +q

По закону кулона сила, действующая на q0 со стороны q, будет равна:

По определению напряженности электростатического поля

Из этой формулы видно, что направление вектора напряженности совпадает с направлением вектора силы, то есть вектор направлен по линии, соединяющей заряд q и точку А. Если заряд положительный, то от заряда, если заряд отрицательный – к заряду.

Величина напряженности поля точечного заряда будет определяться по формуле , r – расстояние от заряда до той точки, в которой определяется напряженность поля.

Принцип суперпозиции (наложения) электростатических полей.

результирующая напряженность поля, созданного системой точечных зарядов, равна векторной сумме напряженностей полей, которые создал бы каждый из них в отдельности.

5.Напряженность поля диполя.

Электрический диполь – это два одинаковых по величине и разноименных по знаку точечных заряда, находящихся на некотором расстоянии друг от друга.

Если (r - расстояние от центра диполя), то диполь считается точечным. Примером может служить полярная молекула, в которой положительные и отрицательные заряды смещены друг относительно друга.

Линия, соединяющая заряды +q и –q, называется осью диполя, т. о – центр диполя. Найдем напряженность поля в т. А, лежащей на оси диполя на расстоянии r от центра диполя.

По принципу суперпозиции:

Произведение (q∙l ) = Р называют электрическим моментом диполя.

Как и точечный заряд, диполь не только сам создает поле, но и реагирует на поле, созданное другими источниками. Если поле однородное, то возникает пара сил