Почему заряды взаимодействуют? Каков механизм их взаимодействия? На эти вопросы ответы дают:

1. Теория дальнодействия: электрические заряды обладают способ-ностью мгновенно действовать друг на друга на любых расстояних.

2. Теория близкодействия: - электрические заряды не способны дейст-вовать друг на друга непосредственно. Каждый заряд создаёт вокруг себя электрическое поле (особый вид материи) и с его помощью оказывают действие друг на друга. Электрическое поле (ЭП) распространяется во всём пространстве вокруг зарядов до бесконечности со скоростью света.

Величина, которая характеризует способность ЭП действовать на заряд, называется НАПРЯЖЁННОСТЬЮ электрического поля и обозначают Е.

Напряжённость электрического поля это векторная величина, которая показывает с какой силой электрическое поле, созданное q_ист действует на пробный заряд q_пр (т.е. заряд внесённый в это поле): . Данная формула только определяет величину напряжённости и её единиц измерения: Н/Кл или В/м.

Если вместо электрической силы подставить формулы, которые определяют силу, то получим формулы для напряжённости поля, записанные через q_ист :

- для случая, когда q_истнаходится в диэлектрической среде.

- для случая, когда q_ист находится в вакууме или воздухе.

Эти формулы определяют зависимость напряжённости от заряда источника q_ист , от расстояния r от этого заряда до точки, в которой опреде-ляют напряжённость и от диэлектрической проницаемости среды.

Если на q_пр действуют несколько электрических полей, созданных несколькими зарядами, то результирующая напряжённость поля будет равна геометрической сумме напряжённостей каждого поля: - данная формула называется законом (принципом) суперпозиции электрических полей.

На рисунке показаны силовые линии электрического поля, созданного +q_ист ( силовые линии направлены от + во все стороны окружающего пространства). А так же на этом рисунке показано действие+q_ист на пробный положительный заряд.

Силовой линией электрического поля называется линия, вдоль которой q_ист действует на q_пр.

!!! Обращаем внимание, что при изображении силы действия, начало вектора силы совпадает с точкой нахождения пробного заряда.

ПРИМЕР № 1: Одинаковые по модулю, но разные по знаку заряды |q| = 18 нКл расположены в двух вершинах равностороннего треугольника со стороной а=2 м. Найти напряженность электрического поля Е в третьей вершине треугольника.

- Результирующий вектор Е напряжённости можно найти по теореме косинусов. Напряженности Е₁ и Е₂ равны по модулю и направлены под углом 2a = 120° друг к другу. После вычислений Е =40,5 Н/Кл.

!!! Эту задачу можно решить более простым способом, доказав геометрически что Е = Е₁ = Е₂. В этом случае нужно найти только одну напряжённость, которая и будет ответом.

С помощью силовых линий можно изображать поля, созданные разными по знаку зарядами: Силовые линии выходят от области расположения положительного заряда и входят в область расположения отрицательного заряда.

Сложение напряжённостей нескольких полей подчиняется геометрическим законам сложения и вычитания векторов.

Кроме точечных заряов, электрические поля могут создавать заряженные тела любой формы и размеров. Рассмотрим электрическое поле заряженного тела сферической формы (сфера, шар):

- если заряд распределён по поверхности сферы (или шара), то напряжённость в любой точке внутри сферы (шара) равна нулю, т.е. Е_о = Е_А = 0.

Напряжённость в любой точке на поверхности сферы (шара) равна максимально возможному значению: , где q_ист это заряд, равномерно распределённый по поверхности сферы (шара).

В любой точке, удалённой на расстояние l от поверхности шара напряжённость равна , где r = R + l . Чем дальше от поверхности, тем меньше значение напряжённости.

Графическая зависимость напряжённости электрического поля заряда в любой точке, находящейся на расстоянии r от этого заряда можно представить в следующем виде:

Если электрическое поле, создано бесконечной равномерно заряженной плоскостью, то напряжённость ёё во всех точках одинакова.

- Напряжённость поля этой плоскости можно определить по формуле , где σ- поверхностная плотность заряда, которая равна отношению величины заряда к площади, на которой распределён этот заряд .

Если электрическое поле, создано двумя параллельными бесконечными равномерно разноимённо заряженными плоскостями, то напряжённость поля в пространстве между плоскостями во всех точках одинакова. - Напряжённость поля между этими плоскос-тями можно определить по формуле .

!!! Внимание, если плоскости имеют разные по величине заряды, но одинаковые по знаку, то результирующая ( суммарная) напряжённость поля может быть найдена следующим образом:

Кроме поверхностной плотности заряда , в физике рассматриваются линейная плотность заряда: , когда заряд равномерно распределён на тонкой линии (стержне, нити).

Объёмная плотность заряда: , когда заряд равномерно распределён по всему объёму тела, например шара.

Вернуться к конспектам урока