Образовака🌡️ Физика10 классОсновы электродинамики

Напряженность электрического поля точечного заряда

4.5

Средняя оценка: 4.5

Всего получено оценок: 176.

Для характеристики электрического поля применяется такая величина, как напряженность. Любой электрический заряд создает поле, и, следовательно, всегда можно указать его напряженность. Найдем напряженность электрического поля точечного заряда.

Напряженность электрического поля

Электрические поля проявляются в силовом взаимодействии между зарядами. Сила взаимодействия между зарядами $q$ и $q_1$ находится с помощью закона Кулона:

$$F=k{qq_1\over r^2}$$

Если рассмотреть поле, порождаемое зарядом $q$, то при фиксированном заряде $q_1$ и расстоянии $r$, сила взаимодействия между зарядами будет прямо пропорциональна величине заряда $q$. А значит, отношение этой силы к заряду $q$ не зависит от $q$, и может быть принято, как силовая характеристика поля.

Напряженность электрического поля — это отношение силы, действующей на пробный заряд, помещаемый в поле, к величине этого заряда.

$$\overrightarrow E={\overrightarrow F \over q}$$

Напряженность поля — векторная величина, имеющая то же направление, что и направление силы, действующей на положительный заряд.

Если в каждой точке поля изобразить вектор напряженности, то эти векторы сольются в линии, которые называются линиями напряженности. Они полностью характеризуют распределение поля в пространстве. На пробный положительный заряд, помещенный в поле, будет действовать сила, касательная к линии напряженности, проходящей через эту точку.

Например, так выглядит поле двух разноименных зарядов, находящихся рядом:

Напряженность поля точечного заряда

Наиболее просто выглядит поле точечного заряда. Поскольку закон Кулона описывает взаимодействие между двумя точечными зарядами, то его можно непосредственно подставить в выражение для напряженности. В результате, мы получим формулу напряженности электрического поля точечного заряда:

$$E={F \over q}=k{q\over r^2}$$

Вектор напряженности лежит на линии, соединяющей точечный заряд с точкой, в которой находится напряженность. При этом вектор направлен в сторону заряда, если он отрицателен, и в противоположную, если он положителен.

Построив много таких векторов, можно получить картину линий напряженности поля точечного заряда. Линии будут начинаться на положительном заряде и радиальными лучами уходить в бесконечность. Если заряд отрицателен, то линии будут приходить в заряд радиальными лучами из бесконечности.

Чем ближе к заряду, тем линии будут располагаться гуще. Это иллюстрирует тот факт, что чем ближе к заряду, тем напряженность выше.

Рис. 3. Линии напряженности точечного заряда.

Что мы узнали?

Напряженность электрического поля — это отношение силы, действующей на пробный заряд, помещенный в поле, к величине этого пробного заряда. Поле можно изобразить в виде множества векторов напряженности, которые сливаются в линии. Линии напряженности поля точечного заряда являются радиальными лучами, уходящими в бесконечность.