Что такое электрическое поле Линии напряженности
Опыт показывает что между электрическими зарядами происходит взаимодействие: разноименные заряды притягиваются (рис. 2, а), а одноименные — отталкиваются (рис. 2, б).
Электрическое поле создается зарядами и неразрывно с ними связано, но имеет свои особые свойства. Например, неограниченность в пространстве: по мере удаления от зарядов поле значительно ослабляется, однако точных границ не имеет. Следует отметить, что практически электрическое поле часто рассматривается самостоятельно, без указания тех зарядов, с которыми оно связано. Основным проявлением электрического поля являются силы, действующие на помещенные в него посторонние электрические заряды.
Электрическое поле рассматриваемое в этом разделе, связано с постоянными по величине и неизменным по положению электрическими зарядами и называется электростатическим.
Электрическое поле характеризуется напряженностью Е — векторной величиной, численно равной отношению силы F, с которой поле действует на заряд q, помещенный в данную точку поля, к величине заряда:
Е = F/q.
Направление вектора напряженности поля совпадает с направлением силы, действующей в поле на положительный заряд. Практически напряженность электрического поля связывают с другой характерной для поля величиной — разностью потенциалов или напряжением.
Электрическое поле графически изображается системой силовых линий или линий напряженности. Линии напряженности есть воображаемые линии, проведенные так, что касательные к ним совпадают с векторами напряженности в любой точке поля (рис. 3, а).
Линии напряженности
Линии напряженности непрерывны, они начинаются у положительного заряда и оканчиваются у отрицательного и нигде не пересекаются между собой. В начале и в конце они направлены перпендикулярно поверхности проводника, на котором находятся заряды. При этом линии напряженности проводятся так, чтобы густота их, т. е. число линий, проходящих через площадку в 1 см2, перпендикулярную к направлению линий, была прямо пропорциональна численному значению напряженности поля.
Общая картина линий напряженности электрического поля зависит от формы и взаимного расположения поверхностей, на которых находятся электрические заряды. На рис. 3, а , а схематически показаны линии напряженности между разноименными точечными зарядами и между зарядами, расположенными на параллельных пластинах одинаковой площади.
Картины расположения линий напряженности можно наблюдать при следующем опыте. Плоская стеклянная кювета наполнена жидким диэлектриком, например касторовым маслом, в котором размешены мелкие кристаллы другого диэлектрика (например, сернокислого хинина) и на дно помещены два металлических электрода, соединенные с полюсами электро-статической машины. Вначале взвешенные в масле кристаллы расположены беспорядочно.
Однако при сообщении электродам достаточно высокой разности потенциалов кристаллы несколько перемещаются и устанавливаются в виде цепочек, ориентированных определенным образом между электродами (рис. 3, а). Эта ориентировка ( причины которой будут рассмотрены ниже) происходит вдоль линий напряженности поля и дает наглядную картину их расположения (см. рис. 3, б ).
Однородное поле
Линии напряженности поля между двумя параллельными пластинами одинаковой площади, размеры которых значительно превышают расстояние между ними, за исключением краев пластин, располагаются параллельно, на одинаковом расстоянии между собой, т. е. напряженность поля во всех точках между пластинами одинакова. Такое поле называется однородным.
Схематически можно показать линии напряженности между двумя параллельными пластинками разной площади (а) и между пластиной и острием (б). В этих случаях напряженность поля у электродов различается и, в частности, около острия достигает относительно высоких величин.
Статья на тему Электрическое поле