Електричне поле

Що називають електричним полем

Згідно з ідеєю М. Фарадея електричні заряди не діють один на одного безпосередньо. Кожний заряд створює у навколишньому просторі електричне поле, і взаємодія зарядів відбувається через їхні поля. Наприклад, взаємодія двох електричних зарядів q₁ і q₂ зводиться до того, що електричне поле заряду q₁ діє на заряд q₂, а поле заряду q₂ діє на заряд q₁.

Електричне поле поширюється в просторі з величезною, але скінченною швидкістю, — зі швидкістю поширення світла. Завдяки цій властивості взаємодія між двома зарядами починається не миттєво, а через певний інтервал часу t. Таке запізнення взаємодії важко виявити на відстанях у декілька метрів, але в космічних масштабах воно є досить помітним.

Людина не може безпосередньо, за допомогою органів чуття, сприймати електричне поле, проте його матеріальність, тобто об’єктивність існування, доведено експериментально.

Електричне поле — форма матерії, яка існує навколо заряджених тіл і виявляється в  дії з  деякою силою на заряджене тіло, що перебуває в  цьому полі.

Електричне поле є складовою єдиного електромагнітного поля. Джерелами електричного поля можуть бути рухомі й нерухомі електричні заряди та змінні магнітні поля.

Електричне поле, створене тільки нерухомими зарядами, є незмінним у часі (статичним). Таке поле називають електростатичним.

Силова характеристика електричного поля

Електричне поле, що оточує заряджене тіло, можна досліджувати за допомогою пробного заряду. Зрозуміло, що він не має змінювати досліджуване поле, тому як пробний заряд доцільно використовувати невеликий за значенням точковий заряд.

Отже, для вивчення електричного поля в деякій точці слід у цю точку помістити пробний заряд q і виміряти силу F , яка на нього діє. Очевидно, що в точці, де на заряд діє більша сила, електричне поле є сильнішим. Однак сила, яка діє на пробний заряд в електричному полі, залежить від цього заряду. А от відношення  від заряду не залежить, тож це відношення можна розглядати як силову характеристику поля.

Напруженість електричного поля E в даній точці — векторна фізична величина, яка характеризує електричне поле й  дорівнює відношенню сили F, з якою електричне поле діє на пробний заряд, поміщений у  цю точку поля, до значення q  цього заряду:

За напрямок вектора напруженості в даній точці електричного поля беруть напрямок сили, яка діяла б на пробний позитивний заряд, якби він був поміщений у цю точку поля (рис. 41.1).

Нехай точковим зарядом Q у вакуумі створено електричне поле. Дослідимо це поле за допомогою пробного заряду q, розташованого на відстані r від заряду Q. З боку поля на пробний заряд q діє сила Кулона:

Принцип суперпозиції полів

Знаючи напруженість E електричного поля, створеного деяким зарядом у даній точці простору, неважко визначити модуль і напрямок вектора сили, з якою поле діятиме на будь-який заряд q, поміщений у цю точку

Якщо ж поле утворено кількома зарядами, то результуюча сила, яка діє на пробний заряд із боку системи зарядів, визначається геометричною сумою сил, з якими діють ці заряди на даний пробний заряд:

Звідси випливає принцип суперпозиції (накладання) електричних полів: Напруженість електричного поля системи зарядів у  даній точці простору дорівнює векторній сумі напруженостей полів, які створюються цими зарядами в  даній точці

Чи можуть лінії напруженості електричного поля перетинатися? бути паралельними?