Напряженность электрического поля

Недостаточно утверждать, что электрическое поле существует. Надо ввести количественную характеристику поля. После этого электрические поля можно будет сравнивать друг с другом и продолжать изучать их свойства. Электрическое поле обнаруживается по силам, действующим на электрический заряд. Можно утверждать, что мы знаем о поле все, что нужно, если будем знать силу, действующую на любой заряд в любой точке поля. Поэтому надо ввести такую характеристику поля, знание которой позволит определить эту силу.

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 q ₀. Если в это поле внести пробный заряд q ₁, то на него будет действовать сила .

• Обратите внимание, что в данной теме мы используем два заряда: источник электрического поля q ₀ и пробный заряд q ₁. Электрическое поле действует только на пробный заряд q ₁ и не может действовать на свой источник, т.е. на заряд q ₀.

Согласно закону Кулона эта сила пропорциональна заряду q ₁:

.

Поэтому отношение силы, действующей на помещаемый в данную точку поля заряд q ₁, к этому заряду в любой точке поля:

, -

не зависит от помещенного заряда q ₁ 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:

.

• Сила, действующая на заряд q со стороны электрического поля, равна: .

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

• В СИ напряженность выражается в ньютонах на кулон (Н/Кл).

Значение напряженности электрического поля, созданного:

• точечным зарядом q, на расстоянии r от заряда в точке C (рис. 2) равно

.

Рис. 2

• сферой радиуса R с зарядом q, на расстоянии l от центра сферы в точке C (рис. 3), равно

, если l ≥ R;

, если l < R.

Рис. 3

• заряженной бесконечной пластиной с поверхностной плотностью заряда σ, равно

,

где , q – заряд плоскости, S – площадь плоскости.