Напруженість електричного поля

Кожен електричний заряд оточує електричне поле. В результаті тривалих досліджень вчені-фізики прийшли до висновку, що взаємодія заряджених тіл відбувається завдяки електричних полів, їх оточуючим. Вони є особливою формою матерії, яка нерозривно пов'язана з усяким електричним зарядом.

Вивчення електричного поля проводять, вводячи в нього дрібні заряджені тіла. Ці тіла називають «пробними зарядами». Наприклад, часто в ролі пробного заряду використовують заряджений корковий кульку.

При внесенні пробного заряду в електричне поле тіла, що має позитивний заряд, легкий позитивно заряджений корковий кулька під його дією буде відхилятися тим більше, чим ближче ми будемо його підносити до тіла.

При переміщенні пробного заряду в електричному полі довільного зарядженого тіла можна з легкістю виявити, що сила, яка діє на нього, буде різна в різних місцях.

Так, при приміщенні послідовно в одну точку поля різних за величиною пробних позитивних зарядів q1, q2, q3, ..., qn можна виявити, що сили, що діють на них, F1, F2, F3, ..., Fn різні, проте відношення сили до розміру певного заряду для такої точки поля незмінно:

F1 / q1 = F2 / q2 = F3 / q3 = ... = Fn / qn.

Якщо подібним чином будемо досліджувати різні точки поля, то отримаємо наступний висновок: для кожної окремо взятої точки в електричному полі відношення величини сили, що діє на пробний заряд, до величини такого заряду незмінно і незалежно від величини пробного заряду.

З цього випливає, що величина цього відношення характеризує електричне поле у довільній його точці. Величина, яка вимірюється відношенням сили, що впливає на позитивний заряд, розташований в цій точці поля, до розміру заряду і є напруженістю електричного поля:

E = F / q1.

Вона, як це видно з її визначення, дорівнює силі, яка діє на одиницю позитивного заряду, поміщеного в певну точку поля.

За одиницю напруженості електрополя приймають напруженість поля, діючого на заряд розміром в одну електростатичну одиницю з силою в одну дину. Таку одиницю називають абсолютною електростатичною одиницею напруженості.

Щоб визначити напруженість електричного поля будь-якого точкового заряду q в довільній точці поля А даного заряду, віддаленої від нього на відстані r1, необхідно помістити в цю довільну точку пробний заряд q1 і обчислити силу Fa, яка діє на нього (для вакууму).

Згідно законом Кулона:

Fa = (q1q) / rsup2- ?.

Якщо ми візьмемо відношення величини сили, яка впливає на заряд, до його величини q1, то можна зробити розрахунок напруженості електрополя в точці А:

Ea = q / rsup2- ?.

Крім того, можна знайти напруженість у довільній точці В- вона буде дорівнює:

Eb = q / rsup2- ?.

Тому напруженість електричного поля точкового заряду в певній точці поля (у вакуумі) буде прямо пропорційна розміру даного заряду і обернено пропорційна квадрату дистанції між цим зарядом і точкою.

Напруженість поля виступає в ролі його силової характеристики. Знаючи її в довільній точці поля Е, легко розрахувати і силу F, що впливає на заряд q в даній точці:

F = qE.

Напруженість електричного поля - величина векторна. Напрямок напруженості в кожній певній точці поля буде поєднуватися з напрямком сили, що впливає на позитивний заряд, поміщений в точку.

При утворенні поля декількома зарядами: q1 і q2 - напруженість Е в будь-якій точці А даного поля буде дорівнювати геометричній сумі напруженості Е1 і Е2, що створюються в даній точці окремо зарядами q1 і q2.

Напруженість електричного поля в довільній точці можна відобразити графічно за допомогою направленого відрізка, який виходить з цієї точки, аналогічно зображенню сили та інших векторних величин.