21. Электрическое поле. Напряженность поля. Поле точечного заряда. Графическое изображение электроста­тических полей. Принцип суперпозиции полей. Поле системы зарядов

Взаимодействия зарядов передаются с помощью особого материального посредника, называемого электрическим полем. Взаимодействие двух зарядов q₁ и q₂ можно объяснить так: в пространстве вокруг заряда q₁ существует особая форма материи – электрическое поле, которое и действует непосредственно на заряд q₂. Действие электрического поля на помещенный в него заряд является основным его свойством.

Электрическое поле, созданное неподвижными зарядами, называется электростатическим.

Напряженность электростатического поля

Напряженность поля - векторная ха­рак­те­ристика электрического поля. Напря­жен­ность поля в некоторой точке определяется отно­шением силы, действующей со стороны поля на положительный зарядq₀, помещенный в данную точку поля, к величине этого заряда:

, []. (1)

Напряженность электрического поля точечного заряда

. (2)

Принцип суперпозиции полей

Напряженность поля, создаваемая в какой-либо точке пространства системой зарядов, равна векторной сумме напряженностей, создаваемых в этой точке каждым из зарядов:

(3)

Напряженность поля непрерывно распределенного заряда: . (4)

Характеристики распределенных зарядов

- линейная плотность зарядов;

- поверхностная плотность зарядов;

- объемная плотность зарядов;

Графическое изображение электрических полей. Силовые линии

Силовые линии – это непрерывные линии, касательные к которым в каждой точке, через которую они проходят, совпадают с вектором напряженности электрического поля.

Свойства силовых линий

• силовые линии всегда начинаются на положительных зарядах и заканчиваются на отрицательных;

• силовые линии начинаются и заканчиваются либо на зарядах, либо уходят в бесконечность;

• густота силовых линий (число силовых линий, проходящих через единицу площади) пропор­ци­о­нальна напряженности электрического поля;

• силовые линии не пересекаются.

Примеры электрических полей

22. Работа сил электростатического поля по перемещению зарядов. Циркуляция вектора напряженности. Потенци­альный характер электростатического поля.

(1)

. (2)

С учетом того, что

. (3)

Работа по перемещению заряда не зависит от формы траектории и пройденного зарядом пути, а зависит только от начального и конечного положения заряда. Такое поле называется потенциальным, а кулоновская сила – консерва­тив­ной.

При движении заряда по замкнутой траектории (r₁ = r₂) работа равна нулю

. (4)

Интеграл называется циркуляцией вектора напряженности.

В частном случае при перемещении заряда q₀ из точки 1 с произвольным радиусом r₁ = r в бесконечность ()

. (5)