Напряжённость электрического поля. Графическое изображение эп – линии напряжённости.

Согласно представлениям современной физики, электрическое поле — это особая форма материи, обладающая специфическими физическими свойствами. Главным из них является следующее: на электрические заряды, помещенные в это поле, действуют силы, пропорциональные этим зарядам. Пусть в какой-либо точке пространства находится точечный электрический заряд q. Тогда в каждой точке окружающей среды на пробный заряд будет действовать электрическая сила. Поэтому поле вокруг заряда иногда называют силовым полем. Силовая характеристика точки электрического поля Е называется напряженностью поля. Она измеряется силой, с которой поле действует на единичный положительный заряд, внесенный в заданную точку поля.

Напряженность поля есть вектор, направление которого совпадает с направлением силы F, действующей на положительный заряд в заданной точке поля, а модуль этого вектора определяется соотношением E=F/qпр. Напряженность — силовая характеристика поля; она численно равна силе, действующей на единичный положительный заряд: q

Линией напряженности называется такая линия, в каждой точке которой вектор напряженности поля направлен по касательной. Линии напряженности электростатического поля никогда не могут быть замкнуты сами на себя. Они имеют обязательно начало и конец, либо уходят в бесконечность.

Графически изображая поле, следует помнить, что линии напряженности электрического поля:

1)нигде не пересекаются друг с другом;

2)имеют начало на положительном заряде (или в бесконечность) и конец на отрицательном (или в бесконечности), т. е. являются незамкнутыми линиями;

3) между зарядами нигде не прерываются.

Картина поля, изображенная линиями напряженности, будет наглядней, если условиться чертить эти линии гуще там, где напряженность поля больше.

№4

Работа электрического поля при перемещении электрического поля. Потенциал. Разность потенциала.

Из механики известно, что работа равна произведению силы на путь и на косинус угла между ними. Поэтому работа электрических сил при перемещении заряда q в точку С по прямой ВпС выразится следующим образом: Авnс= F· ВС· cosa = qE· ВС cos а.

Так как BC·cosa=BD (рис.), то имеем Aвnс = qE·BD

Работа сил поля при перемещении заряда q в точку С по пути BDC равна сумме работ на отрезках BD и DC, т. е. A BDC = ABD + ADC = qE·BD + qE·DC·cos 90°.

Поскольку cos 90°=0, работа сил поля на участке DC равна нулю. Поэтому ABDC = qE·BD.

Следовательно, когда заряд перемещается по линии напряженности, а затем перпендикулярно к ней, то силы поля совершают работу только при перемещении заряда вдоль линии напряженности поля.

Работа сил электрического поля по замкнутому контуру всегда равна нулю. Поскольку сила, действующая на заряд q в электрическом поле, прямо пропорциональна заряду q, то работа сил поля при перемещении заряда также прямо пропорциональна заряду q. Следовательно, и потенциальная энергия заряда в произвольной точке В электрического поля прямо пропорциональна этому заряду. Энергетическая характеристика Ф электрического поля в данной точке называется потенциалом поля в этой точке. Потенциал измеряется потенциальной энергией единичного положительного заряда, находящегося в заданной точке поля: φв = Пв/q. Потенциал точки электрического поля численно равен работе, совершаемой силами поля при перемещении единичного положительного заряда из этой точки в бесконечность. Разность потенциалов (φ1 — φ2) называется напряжением между точками 1 и 2 и обозначается U12. Таким образом,

А12 = q пр U12. Опустив индексы, получим A=qU.

№5