§ 5.1 Основні характеристики електричного поля

Електричне поле виникає навколо будь-якого зарядженого тіла, незалежно від того, рухається воно чи ні. Якщо заряджені частинки нерухомі, то їх взаємодія здійснюється через електростатичне поле. Воно, як і інші фізичні поля, є одним із видів матерії та існує реально і незалежно від нас.

Силовою характеристикою електричного поля є величина напруженості елек­тричного поля, яка дорівнює відношенню сили , з якою поле діє на точковий заряд q, до величини цього заряду:

(5.1)

Напрям вектора збігається з напрямом сили, що діє на додатний заряд. Потенціалом електричного поля називають відношення потенціальної енергії заряду в полі Wдо величини цього заряду q:

^{= :} . (5.2)

Потенціал - скалярна фізична величина, що характеризує здатність поля ви­конувати роботу. Електростатичне поле потенціальне, тому робота, виконана по­лем, дорівнює зменшенню потенціальної енергії:

A= W₁ - W₂ = q ( - ) = qU, (5.3)

Де U= - різниця потенціалів, її називають також напругою:

U= . (5.4)

Різниця потенціалів (напруга) між двома точками дорівнює відношенню робо­ти, яку виконує поле для переміщення заряду з початкової точки в кінцеву, до вели» чини заряду.

Порівнюючи (5.1) і (5.4) бачимо, що напруженість електричного поля визна­чається через силу взаємодії між зарядами, а різниця потенціалів - через роботу сил поля. У диференціальній формі зв'язок між ними має вигляд:

= (5.5)

Якщо електричне поле створене системою Nточкових зарядів, то напруженість можна знайти як векторну суму напруженостей полів, створених кожним зарядом окремо:

а потенціал електричного поля - як алгебраїчну суму потенціалів від кожного заряду:

(5.6)

У цьому полягає принцип суперпозиції полів.

Потенціал електричного поля точкового заряду на відстані r від нього визначається за формулою

, (5.7)

де =8,85 ф/м – електрична стала,

q – точковий заряд,

Е – відносна діелектрична проникність середовища.

§5.2 Елекричний диполь. Струмовий диполь

Електричним диполем називають систему з двох рівних за величиною і про­тилежних за знаком точкових зарядів q , розташованих на відстані l

від одно­го.

Характеристикою диполя є дипольний момент - вектор, рівний добутку заряду q на плече диполя :

= q

де - вектор, спрямований від від'ємного до додатного заряду (плече дипо­ля).

У провідному середовищі електричний диполь екранується, або навіть нейт­ралізується рухомими зарядженими частинками. Щоб зберегти диполь, до нього можна підключити джерело напруги. Така двополюсна система називається струмовим диполем, або дипольним електричним генератором. Він складається з до­датного полюса (витоку струму), і від'ємного полюса (стоку струму), які розта­шовані на деякій відстані один від одного ( рис.2.5) рис 12.14 Ремизов с.232

У цьому випадку, незважаючи на наявність струму в провідному середовищі , диполь буде зберігатися ( рис. 2.5.а). Резистер R₁ є еквівалентом опору провідного середовища, Е – ЕРС джерела, r – його внутрішній опір ( рис. 2.5.б).