Электростатическое поле

Электрически заряженным телом (зарядом) называется тело, которое является источником электрического поля.

Электрическое поле – вид материи, посредством которой осуществляется взаимодействие электрических зарядов. Каждый заряд имеет свое электрическое поле, взаимодействие зарядов, в сущности, – взаимодействие их полей.

Электрическое поле действует только на электрические заряды. Поэтому для его обнаружения необходимо в данную точку поля ввести так называемый пробный заряд. Измеряется электрическая сила, действующая на пробный заряд.

Напряженностью поля в данной точке называется величина, измеряемая силой, действующей на единичный положительный заряд, помещенный в эту точку:

,

где – сила, действующая на пробный заряд Q.

Если электрическое поле рассматривается в системе отсчета, неподвижной относительно заряда, создающего поле, оно является электростатическим.

Взаимодействие точечных зарядов описывает экспериментальный закон Кулона:

,

где – сила, действующая со стороны первого заряда на второй; – радиус-вектор, направленный от Q ₁ к Q ₂, e – относительная диэлектрическая проницаемость среды,
e₀=8,85×10^-12 Ф/м. По закону Кулона можно вычислить напряженность поля точечного заряда:

.

Вектор напряженности определяется во всех точках поля, кроме точки, в которой находится заряд, создающий данное поле. Направление вектора напряженности задается знаком заряда, создающего поле. Направление напряженности совпадает с направлением силы, действующей на положительный пробный заряд.

Для графического изображения поля вводится понятие линий соответствующего вектора. Линиями напряженности называются линии, в каждой точки которых касательная совпадает с вектором напряженности. Этим линиям приписывается направление, совпадающее с направлением вектора .

Величиной, не зависящей от свойств среды, является вектор смещения (электрической индукции).

В изотропной среде

.

Для поля точечного заряда Q ₀

.

По принципу суперпозиции полей напряженность или смещение результирующего поля в данной точке есть векторная сумма напряженностей или смещений составляющих полей в этой же точке. Если создающие поле заряды неточечные, разбив их на достаточно малые части, можно найти векторы и результирующего поля при любой конфигурации составляющих полей.