Фізика підготовка до ЗНО комплексне видання
ЕЛЕКТРОДИНАМІКА
1. ОСНОВИ ЕЛЕКТРОСТАТИКИ
1.3. ЕЛЕКТРИЧНЕ ПОЛЕ. ЕЛЕКРОСТАТИЧНЕ ПОЛЕ. НАПРУЖЕНІСТЬ ЕЛЕКТРИЧНОГО ПОЛЯ. ПРИНЦИП СУПЕРПОЗИЦІЇ ПОЛІВ
Електричне поле — це вид матерії (частковий випадок електромагнітного поля), основною особливістю якої є дія на тіла й частинки, що мають електричний заряд.
Розрізняють два основні види електричних полів: електростатичне і вихрове (індукційне).
Електростатичні поля — це електричні поля, які існують навколо нерухомих (у даній системі відліку) тіл або частинок, що мають електричний заряд.
Напруженість електричного поля (
) — силова характеристика поля. Це векторна величина, що дорівнює відношенню сили, з якою поле діє на пробний заряд, до величини цього заряду:
Пробний заряд — це точковий позитивний заряд, що вноситься в поле.
Сила, з якою діє електростатичне поле, називається кулонівською силою:
Лінії напруженості (силові лінії) електричного поля — неперервні лінії, дотичні до яких у кожній точці, через яку вони проходять, збігаються з вектором напруженості поля (рис. 2, а).
Лінії напруженості електростатичного поля починаються на позитивно зарядженому тілі і закінчуються на негативно зарядженому тілі (рис. 2, б).
Рис. 2
Принцип суперпозиції (накладання): напруженість поля системи зарядів дорівнює векторній сумі напруженостей полів, створюваних кожним із зарядів окремо:
Поля не взаємодіють, а накладаються. Заряди взаємодіють, оскільки поле одного заряду діє на інший, і навпаки (рис. З, а).
Напруженість поля точкового заряду:
Такий же вигляд має напруженість поля зарядженої сфери, де r — відстань від центра сфери (рис. З, б).
Рис. З
Напруженість поля нескінченної зарядженої плоскої поверхні (однорідне поле):
Поверхнева густина заряду (а) — це величина, що дорівнює електричному заряду, який припадає на одиницю площі поверхні (рис. 4):
Рис. 4
Для рівномірно різнойменно заряджених паралельних нескінченних площин напруженість подвоюється (рис. 5):
Рис. 5
У навколишньому просторі Е = 0.
Потік вектора напруженості (N) (рис. 6):
де α — кут між і нормаллю
до площини S.
Рис. 6
Теорема Остроградського—Гаусса: потік вектора напруженості через будь-яку замкнену поверхню, яка оточує електричні заряди, дорівнює:
