Электрическое поле и величины, его характеризующие

Пространство вокруг всякого электрического заряда или нескольких зарядов, через которые осуществляется взаимодействие между зарядами, называется электрическим полем.

Электрическое поле – одна из сторон электромагнитного поля, которое представляет собой особый вид материи и характеризуется следующими свойствами:

1. Электромагнитное поле существует вокруг любой заряженной частицы или тела.

2. Поле характеризуется непрерывным распределением в пространстве.

3. Оно обладает массой.

4. Поле – носитель энергии.

5. Энергия поля может преобразовываться в другие виды энергии (механическую, химическую и др.)

Электрическое поле характеризуется следующими величинами:

1. напряженностью;

2. потенциалом;

3. напряжением.

Напряженностью электрического поля в данной точке называют величину, численно равную силе, с которой поле действует на единичный точечный заряд, помещенный в данную точку поля:

Напряженность является векторной величиной. За направление вектора напряженности принимают направление силы, с которой поле действует на положительный заряд, помещенный в данную точку поля.

Эл. поле можно изображать с помощью эл. силовых линий так, чтобы вектора напряженности были направлены по касательной к эл. силовыми линиям.

Эл. силовые линии – это пути, по которым перемещается положительный заряд под действием поля.

С помощью эл. силовых линий можно показать интенсивность поля, при этом через площадку проводят линии, число которых пропорционально напряженности поля. Если в формулу напряженности подставить значение силы Fиз закона Кулона, то получим:

Если поле создается несколькими точечными зарядами, то напряженность такого поля определяется как геометрическая сумма напряженностей, создаваемых каждым зарядом в отдельности.

Если угол не прямой, то используют теорему косинусов.

Электрическим напряжениемназывают отношение работы, совершаемой силами поля по перемещению пробного заряда из одной точки поля в другую, к величине этого заряда.

Эл. поле может быть однородным и неоднородным. В однородном поле вектора напряженности одинаковы по величине и по направлению.

Электрическое напряжение является энергетической характеристикой поля. Это величина скалярная.

Электрическим потенциаломв данной точке является величина, численно равная работе, затрачиваемой на перемещение единичного точечного (положительного) заряда из-за пределов поля в данную точку.

Потенциал – величина скалярная, он может быть положительным и отрицательным.

Для сравнения потенциалов введено условное понятие нулевого потенциала.Условно считают, что нулевой потенциал имеет поверхность Земли, и если потенциал выше нуля, то он положительный, а если ниже – отрицательный.

Разность потенциалов между двумя точками эл. поля называют напряжением между этими точками:

Связь между напряжением и напряженностью эл. поля определяется следующим образом. Работу по перемещению пробного заряда в эл. поле можно определить:

Задача

Дано:	Решение:

Проводники первого ряда: все металлы и их сплавы. Проводники второго ряда: электролиты.

Диэлектрики: керамика, стекло, слюда, кварц, асбест, пластмассы, каучук, минеральные масла, лаки, воздух и др.

Сдвинутые друг с другом под действием внешнего эл. поля и одновременно связанные заряженные частицы в пределах молекулы образуют диполь.

Это явление называется поляризацией диэлектрика. Если диэлектрик убрать из внешнего эл. поля, то поляризация полностью прекращается. Но некоторые диэлектрики (титанат бария, титанат свинца) с исчезновением поля сохраняют остаточную поляризацию.

Чем сильнее поляризуется диэлектрик, тем слабее Ерез при одном и том же Е и тем больше диэлектрическая проницаемость a.

Напряженность эл. поля, при которой наступает пробой диэлектрика, называется эл. прочностью диэлектрика, или пробивной напряженностью.

Напряжение, при котором происходит пробой диэлектрика, называется пробивным напряжением.

Отношение называетсязапасом прочности.

Полупроводники занимают среднее место по проводимости между металлами и диэлектриками. С повышением температуры их проводимость увеличивается. К ним относятся: кремний, германий, селен, закись меди, сернисный свинец и др.