Электрическое поле напряжённость электрического поля

В соответствии с законом Кулона электрические заряды действуют друг на друга при любом расстоянии между ними.

Это объясняется тем, что каждый заряд создаёт вокруг себя электрическое поле. Любой другой заряд, помещённый в электрическое поле, взаимодействует с ним, вследствие чего на заряд действует кулоновская сила.

Величина кулоновской силы, действующей на заряд, зависит от электрического поля. Чем сильнее поле, тем больше сила.

Но как количественно охарактеризовать электрическое поле?

Ввести такую характеристику можно следующим образом.

Пусть в некоторую точку электрического поля мы поочерёдно помещаем разные заряды и измеряем силу, действующую на них:

Здесь Fi — сила, действовавшая на заряд </, помещённый в интересующую нас точку поля; F₂ — сила, действовавшая на заряд q₂, помещённый в ту же точку, и т. д.

Поскольку заряды разные, то и силы будут различны по величине. Но оказывается, что отношение силы, действующей на данный заряд, к его величине не зависит от величины этого заряда:

Величина Е, равная отношению силы, действующей на заряд, помещённый в заданную точку электрического поля (пробный заряд),.

F.

к величине этого заряда, называется напряженностью: Е = —.

ч

Можно также сказать, что напряженность численно равна силе, действующей на единичный положительный пробный заряд.

Напряжённость является векторной величиной. Направление вектора напряжённости совпадает с направлением силы, действующей на положительный пробный заряд.

Если в качестве пробного используется отрицательный заряд, то вектор напряжённости будет противоположен направлению силы, действующей на отрицательный пробный заряд.

В СИ напряжённость измеряется, как это видно из определения, в ньютонах на кулон (Н/Кл = В/м)^[1].

Напряжённость является силовой характеристикой электрического поля^[2], поскольку определяет силу, действующую на заряд, помещённый в данную точку электрического поля.

Следует обратить внимание на одну важную деталь.

Пробный заряд должен быть малым по величине. Но можно ли считать малым заряд, например в 0,1 Кл? или 0,01 Кл?

Критерием малости пробного заряда является влияние этого заряда на заряды, создающие исследуемое электрическое поле.

Пробный заряд мал, если его появление в электрическом иоле не вызывает изменения положения зарядов, создающих электрическое поле.

Найдём напряжённость поля, созданного точечным зарядом q. Для этого на расстоянии г от заряда q поместим пробный заряд q₀. Тогда сила, действующая на пробный заряд, в соответствии с законом Кулона равна Отсюда напряжённость поля точечного заряда q равна.

Таким образом, напряженность поля, созданного точечным зарядом q в интересующей нас точке, прямо пропорциональна величине заряда, создающего поле, и обратно пропорциональна квадрату расстояния от заряда до интересующей нас точки.

Вектор напряженности поля точечного заряда, как это видно из последнего выражения, совпадает с направлением вектора г, если заряд q положителен, и противоположен ему, если заряд q отрицателен.

Другими словами, если точечный заряд, создающий поле, положителен, го векторы Е направлены по радиальным прямым от заряда в бесконечность. Если же заряд отрицателен, векторы Е направлены в противоположную сторону.

Зная напряжённость электрического поля в нужной точке, легко рассчитать силу, которая будет действовать на заряд, помещённый в эту точку: F = qE, где Е — напряжённость электрического поля в точке расположения заряда q (обратите внимание, в последнем выражении q есть заряд, помещённый в интересующую нас точку поля, созданного другим зарядом).

• [1] Размерность вольт на метр [В/м] будет получена позже.
• [2] В этом заключается физический смысл напряженности.