§ 1.9. Напряженность электрического поля. Принцип суперпозиции полей

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.

Напряженность электрического поля

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.

Утверждение о реальности электрического поля состоит в том, что поле существует в определенной области пространства и тогда, когда электрических зарядов в этой области нет.

Если поочередно помещать в одну и ту же точку поля небольшие (пробные) заряженные тела, то обнаружится, что сила, действующая на электрический заряд со стороны поля, прямо пропорциональна этому заряду.

Действительно, пусть поле создается точечным зарядом q₁. Положение произвольной точки А в поле можно задать радиусом-вектором . Если поместить в точку А пробный заряд q, то на него будет действовать сила . Согласно закону Кулона эта сила пропорциональна заряду q:

Поэтому отношение силы, действующей на помещаемый в данную точку поля заряд, к этому заряду в любой точке поля не зависит от помещенного заряда и может рассматриваться как характеристика поля. Эту силовую характеристику поля называют напряженностью электрического поля.

Подобно силе, напряженность поля — векторная величина, ее обозначают буквой . Согласно определению напряженность поля равна:

Напряженность поля равна отношению силы, с которой поле действует на точечный заряд, к этому заряду.

В каждой точке поля напряженность имеет определенное значение. Это означает, что напряженность поля зависит от координат: = (х, у, z). В случае переменных полей она зависит еще от времени.

Из формулы (1.9.2) видно, что сила, действующая на заряд q со стороны электрического поля, равна:

Если q > 0, то векторы и направлены в одну и ту же сторону (рис. 1.20); при q < 0 эти векторы направлены в противоположные стороны (рис. 1.21). Направление же вектора не зависит от знака заряда q. Оно совпадает с направлением силы, действующей на положительный заряд.

Формула (1.9.2) позволяет установить единицу напряженности. В СИ напряженность выражается в ньютонах на кулон (Н/Кл)*.

* В СИ единицу напряженности электрического поля принято устанавливать на основе единицы разности потенциалов (см. § 1.19).

В системе Гаусса за единицу напряженности принимается напряженность поля, при которой на 1 ед. заряда СГСЭ действует сила в 1 дин. Обе единицы напряженности не имеют специального названия.

Окончание параграфа >>>