3. Напряжённость электростатического поля.

Напряжённостью электрического поля называется векторная физическая величина, равная отношению силы , с которой поле действует на помещённый в него точечный положительный заряд q (пробный заряд), к величине этого заряда:

Единицей измерения напряжённости электрического поля является:

.

Направление вектора совпадает с направление силы, действующей на положительный заряд и противоположно направлению силы, действующей на отрицательный заряд (см. рис. 1).

Рис. 1

Для изображения электрического поля на чертежах, рисунках, схемах пользуются силовыми линиями.

Силовыми линями (линиями напряжённости) называются непрерывные линии, касательные к которым в каждой точке, через которую они проходят, совпадают с направлением векторов напряжённости в этих точках (см. рис. 2).

Рис. 2.

Так как электрическое поле существует во всех точках про­странства, то через любую точку можно провести силовую линию. А так как напряжённость поля в какой-нибудь точке имеет вполне определённую величину и направление, то, следовательно, через эту точку можно провести только одну силовую линию. Отсюда следует, что силовые линии нигде не пересекаются. Они могут только сходиться к заряду или расходиться от него.

На рисунке 3 в качестве примера показаны картины электри­ческих полей, изображённых с помощью силовых линий.

По тому, как густо расположены силовые линии в поле, можно судить о величине напряжённости поля.

Рис.3 Силовые линии электростатических полей двух заряженных шариков: а- при разноименных зарядах; б- при одноименных.

Электрическое поле называется однородным, если в каждой его точке век­тор напряженности одинаков по модулю и направлению, т. е. =const. Примером однородного электростатического поля является поле, созданное двумя параллельными заряженными пластинами (см. рис 4).

Рис. 4 Однородное электрическое поле в центральной части между параллельными пластинами.

Если напряжённость электрического поля в некоторой точке пространства

создаётся несколькими электрическими зарядами, то результирующее электрическое поле в этой точке будет определяться векторной (геометрической) суммой напряжённостей полей, создаваемых каждым электрическим зарядом. В этом состоит принцип суперпозиции полей:

.

Рис. 5

На рисунке 5 указано направление результирующего поля в точка А, созданного двумя зарядами q₁ и q₂.

Модуль напряжённости поля, созданного точечным зарядом q₀ на расстоянии r от него равен: ,

где ε – диэлектрическая проницаемость среды.

Диэлектрическая проницаемость среды – это физическая величина, показывающая, во сколько раз модуль напряжённости электрического поля внутри однородного диэлектрика меньше модуля напряжённости поля в вакууме.

Модуль напряжённости электрического поля бесконечной равномерно заряженной плоскости:

где – поверхностная плотность заряда q, равномерно распределённого по поверхности тела площадью S.

Модуль напряжённости электрического поля, создаваемого металлической заряжённой сферой радиусом R на расстоянии r от центра сферы:

F =

0 при r<R;

при r≥R.

Внутри проводящей сферы напряжённость электрического поля равна нулю. На этом факте основана так называемая электростатическая защита, суть которой будет описана ниже.