13. Характеристики электрического поля точечного заряда (напряжённость, силовые линии, потенциал, эквипотенциальные поверхности).

Электрическое поле – вид материи, с помощью которого осуществляется связь и взаимодействие между телами, имеющими электрический заряд. Электрическое поле имеет определённые характеристики. Силовой характеристикой электрического поля является напряжённость Е. Это векторная величина, численно равная силе F, с которой поле действует на единичный точечный заряд q₀, находящийся в этом поле, и направление которой совпадает с направлением силы, действующей на положительный заряд. Е=(Н/Кл). Электрическое поле изображают системой силовых линий или линий напряжённости.

Это воображаемые линии, при построении которых пользуются следующими правилами:

1) Касательная к силовой линии в каждой точке совпадает с вектором напряжённости поля;

2) Силовые линии всегда не замкнуты: они начинаются на поверхности положительно заряженного тела и заканчиваются на поверхности отрицательно заряженного тела, или они могут начинаться или заканчиваться в бесконечности.

3)Силовые линии не пересекаются, т.к. в каждой точке поля вектор напряжённости имеет лишь одно направление;

4) В любой точке поля плотность силовых линий равна модулю напряжённости поля в этой точке.

Энергетической характеристикой электрического поля является его потенциал φ. Потенциал в какой-либо точке элетростатического поля есть скалярная величина, определяемая отношением потенциальной энергии _WF единичного положительного заряда q₀, помещённого в эту точку к этому заряду:

φ =.

По мере удаления от заряда q, создающего электрическое поле, его потенциал убывает. Единицей измерения потенциала в СИ является вольт (В). На практике чаще пользуются понятием разности потенциалов между двумя точками электрического поля. В электрической цепи эта разность потенциалов называется напряжением. Силовая и энергетическая характеристики связаны между собой. Напряженность в любой точке однородного электрического поля численно равна разности потенциалов, приходящейся на единицу длины силовой линии ∆l: Е=. Поверхность, на которой все точки имеют равный между собой потенциал, называют эквипотенциальной поверхностью. Эквипотенциальные поверхности однородного поля представляют собой плоскости, а поля точечного заряда – концентрические сферы. Одним из свойств эквипотенциальных поверхностей является то, что в каждой точке эквипотенциальной поверхности вектор напряжённости поля перпендикулярен к ней и направлен в сторону убывания потенциала.

Сплошными линиями обозначены силовые линии, пунктиром сечения эквипотенциальных поверхностей.

14. Диполь. Характеристика поля диполя (распределение силовых линий, дипольный момент, потенциал диполя).

Электрическим диполем называется система двух одинаковых по величине точечных зарядов +q и –q, расстояние l между которыми значительно меньше расстояния до тех точек, в которых определяется поле системы. Электрические свойства диполя характеризуются электрическим дипольным моментом. Электрический момент диполя равен произведению модуля одного из электрических зарядов диполя на вектор l, проведённый от отрицательного заряда к положительному (также направлен и вектор дипольного момента):

p(вектор) = q(модуль)*l(вектор). Единицей измерения электрического дипольного момента является Кл/*м.

По принципу сеперпозиции и его следствию потенциал поля диполя равен сумме потенциалов полей, создаваемых каждым из зарядов диполя. Определим потенциал поля, созданного диполем в некоторой точке О, удалённой от зарядов диполя соответственно на расстояния и:

φ =

Если точка О достаточно удалена от диполя (,), тогда=(приблизительно)и= (приблизительно),-=l cos α, где α – угол между вектором p и направление от диполя на точку О. Получаем:

φ =

В вакууме или идеальном изоляторе электрический диполь может сохраняться сколь угодно долго. Однако в реальной действительности диполь, как правило, находится в проводящей среде, поэтому под действием электрического поля диполя возникает электрический ток, который приводит к нейтрализации диполя.