Свойства электрического поля
· Электрическое поле материально, т.е. существует независимо от наших знаний о нем.
· Порождается электрическим зарядом: вокруг любого заряженного тела существует электрическое поле.
Поле8, созданное неподвижными электрическими зарядами, называется электростатическим.
Электрическое поле может быть создано и переменным магнитным полем. Такое электрическое поле называется вихревым.
Электрическое поле распространяется в пространстве с конечной скоростью, равной скорости света в вакууме.
Действие электрического поля на электрические заряды9
· Электрическое поле можно рассматривать как математическую модель, описывающую значение величины напряженности электрического поля в данной точке пространства.
· Электрическое поле является одной из составляющих единого электромагнитного поля и проявлением электромагнитного взаимодействия
Демонстрация видеофрагментов:
«Силовые линии однородного электрического поля10»;
«Силовые линии неоднородного электрического поля11».
Надо ввести количественную характеристику поля12. После этого электрические поля можно будет сравнивать друг с другом и продолжать изучать их свойства.
Для изучения электрического поля будем использовать пробный заряд: под пробным зарядом будем понимать положительный точечный заряд, не изменяющий изучаемое электрическое поле.
Пусть электрическое поле создается точечным зарядом q0. Если в это поле внести пробный заряд q1, то на него будет действовать сила 
.
Обратите внимание, что в данной теме мы используем два заряда: источник электрического поля q0 и пробный заряд q1. Электрическое поле действует только на пробный заряд q1 и не может действовать на свой источник, т.е. на заряд q0.
|
|
Согласно закону Кулона эта сила пропорциональна заряду q1:
.
Поэтому отношение силы, действующей на помещаемый в данную точку поля заряд q1, к этому заряду в любой точке поля:
, -
не зависит от помещенного заряда q1 и может рассматриваться как характеристика поля. Эту силовую характеристику поля называют напряженностью электрического поля.
Подобно силе, напряженность поля – векторная величина, ее обозначают буквой 
.
Напряженность поля равна отношению силы, с которой поле действует на точечный заряд, к этому заряду:
.
В СИ напряженность выражается в ньютонах на кулон (Н/Кл).
· Напряженность электрического поля – векторная13 физическая величина.
· Направление вектора совпадает в каждой точке пространства с направлением силы, действующей на положительный пробный заряд.
Физ. минутка14
Напряженность – силовая характеристика электрического поля15
Если в точке А заряд q > 0, то векторы и направлены в одну и ту же сторону; при q < 0 эти векторы направлены в противоположные стороны.
· От знака заряда q, на который действует поле, не зависит направление вектора, а зависит направление силы (рис. 1, а, б).
а
б
Рис. 1
Линии напряженности16
Электрическое поле не действует на органы чувств. Его мы не видим. Тем не менее распределение поля в пространстве можно сделать видимым. Английский физик Майкл Фарадей в 1845 году предложил изображать электрическое поле с помощью силовых линий и получал своеобразные карты, или диаграммы поля.
· Силовая линия (или линия напряженности) — это воображаемая направленная линия в пространстве, касательная к которой в каждой точке совпадают с направлением вектора напряженности в этой точке (рис. 5).
|
|
Рис. 5
Рис. 6
По картине силовых линий можно судить не только о направлении вектора, но и о его значении. Действительно, для точечных зарядов напряженность поля увеличивается по мере приближения к заряду, а силовые линии при этом сгущаются (рис. 6). Где силовые линии гуще там напряженность больше и наоборот.
· Число силовых линий, приходящихся на поверхность единичной площади, расположенную нормально к силовым линиям, пропорционально модулю напряженности.
Картины силовых линий
Построить точную картину силовых линий заряженного тела – сложная задача. Нужно сначала вычислить напряженность поля Е(х, у, z) как функцию координат. Но этого еще мало. Остается непростая задача проведения непрерывных линий так, чтобы в каждой точке линии касательная к ней совпадала с направлением напряженности . Такую задачу проще всего поручить компьютеру, работающему по специальной программе.
Впрочем, строить точную картину распределения силовых линий не всегда необходимо. Иногда достаточно рисовать приближенные картины, не забывая что:
1. силовые линии — это незамкнутые линии: они начинаются на поверхности положительно заряженных тел (или в бесконечности) и оканчиваются на поверхности отрицательно заряженных тел (или в бесконечности);
2. силовые линии не пересекаются, так как в каждой точке поля вектор напряженности имеет лишь одно направление;
|
|
3. между зарядами силовые линии нигде не прерываются.
На рисунках 7–10 изображены картины силовых линий: положительно заряженного шарика (рис. 7); двух разноименно заряженных шариков (рис. 8); двух одноименно заряженных шариков (рис. 9); двух пластин, заряды которых равны по модулю и противоположны по знаку (рис. 10).
Рис. 7
Рис. 8
Рис. 9
Рис. 10
На рисунке 10 видно, что в пространстве между пластинами вдали от краев пластин силовые линии параллельны: электрическое поле здесь одинаково во всех точках.
· Электрическое поле, напряженность которого одинакова во всех точках пространства, называется однородным17.