Напряженность электростатического поля

Билет

существует силовое поле. Мы будем рассматривать электрические поля, которые создаются неподвижными электрическими зарядами и называются электростатическими.

Для обнаружения и опытного исследования электростатического поля используется пробный точечный положительный заряд, т.e. такой, который не ис­кажает исследуемое моле (не вызывает перераспределения зарядов, создающих поле). Если в поле, создаваемое зарядом Q, поместить пробный заряд Q_o, то на него действует сила F, различная в разных точках поля, которая, согласно закону Кулона, пропорциональна пробному заряду Q_o. Поэтому отношение не зависит от Q₀ и характеризует электрическое поле в той точке, где пробный за­ряд находится. Эта величина называется напряженностью и является силовой характеристикой электростатического поля.

Напряженность электростатического поля в данной точке есть физическая величина, определяемая силой, действующей на единич­ный положительный заряд, помещенный в эту точку поля:

. (1.3)

Как следует из формул (1.1) и (1.3), напряженность поля точечного заряда в вакууме

,

или в скалярной форме

. (1.4)

Направление вектора совпадает с направлением силы, действующей на положительный заряд. Если поле создается положительным зарядом, то вектор направлен вдоль радиус-вектора от заряда во внешнее пространство (оттал­кивание пробной) положительного заряда); если поле создается отрицательным зарядом, то вектор направлен к заряду (рис.2).

Рис. 2

Из формулы (1.3) следует, что единица напряженности электростатическо­го поля - ньютон на кулон (Н/Кл): 1 Н/Кл - напряженность такого поля, которое на точечный заряд 1 Кл действует с силой в 1 Н; 1 Н/Кл = 1 В/м, где В (вольт) -единица потенциала электростатического поля.

Графически электростатическое поле изображают с помощью линий напряженности - линий, касательные к которым в каждой точке совпа­дают с направлением вектора (рис.3).

Величина называется потоком вектора напряжен­ности через площадку dS. Здесь - вектор, модуль которого равен dS, а направление совпадает с направле­нием нормали к площадке.

Единица потока вектора напряженности электростатического поля - 1 Вм.

Для произвольной замкнутой поверхности S поток вектора через эту по­верхность

, (1.5)