3,1,

1.(электростатическое) поле, созданное неподвижными в пространстве и неизменными во времени электрическими зарядами (при отсутствии электрических токов). Электрическое поле представляет собой особый вид материи, связанный с электрическими зарядами и передающий действия зарядов друг на друга.

36.2 Напряженность электрического поля точечного заряда.

Рассмотрим электрическое поле, создаваемое одним точечным зарядом. Чтобы подчеркнуть, что этот заряд мы рассматриваем как источник поля, обозначим его величину прописной буквой  Q (рис. 230).

рис. 230

Возьмем произвольную пространственную точку  A. Для определения напряженности электрического поля, поместим в эту точку пробный заряд q. Согласно закону Ш. Кулона, сила, действующая на пробный заряд равна

где r − вектор, проведенный от заряда источника Q, к точке A, в которой рассчитывается поле (точку наблюдения). Тогда, по определению, напряженность поля в этой точке равна

и, заметьте, не зависит от величины пробного заряда. Формула (1), определяет напряженность электрического поля, создаваемого точечным зарядом. Фактически формула (2) определяет вектор напряженности в зависимости от 6 координат: трех координат заряда и трех координат точки наблюдения. Введем декартовую систему координат (рис. 231), 

рис. 231

пусть в этой положение заряда определяется радиус-вектором r₁ (или координатами (x₁, y₁, z₁)), а положение точки наблюдения − радиус-вектором ro (или координатами (x_o, y_o, z_o)). Тогда вектор r, соединяющий заряд и точку наблюдения, фигурирующий в формуле (1), равен r = r_o − r₁. Следовательно, напряженность поля в точке наблюдения определяется формулой

Перепишем эту формулу в координатной форме. Длина вектора

равна

а его проекция на ось X

Следовательно, проекция вектора напряженности на ось X определяется по формуле

Две аналогичных формулы надо выписать и для оставшихся компонент вектора напряженности. Оцените очередной раз прелесть векторной записи (2) − во-первых, короче; во-вторых, не зависит от выбора системы координат, хотя конкретные численные расчеты, все равно необходимо проводить в координатной форме. 

Принцип суперпозиции. Напряжённость поля, создаваемого системой неподвижных точечных зарядов q₁, q₂, q₃, , q_n, равна векторной сумме напряжённостей электрических полей, создаваемых каждым из этих зарядов в отдельности:                                           

где r_i – расстояние между зарядом q_i и рассматриваемой точкой поля.

Принцип суперпозиции, позволяет рассчитывать не только напряжённость поля системы точечных зарядов, но и напряженность поля в системах, где имеет место непрерывное распределение заряда. Заряд тела можно представить как сумму элементарных точечных зарядов dq.

При этом, если заряд распределен с линейной плотностью , то dq =  dl; если заряд распределен с поверхностной плотностью , то dq = dl и dq =  dl, если заряд распределен с объёмной плотностью 

2, Линии напряжённости электрического поля

Линией напряженности электрического поля называется линия, касательная к которой в каждой точке совпадает с вектором напряженности 

Линии напряженности электростатического поля начинаются на положительных электрических зарядах и кончаются на отрицательных электрических зарядах или уходят в бесконечность.

Распределение линий напряженности вокруг точечного заряда показано на рис. 106 а, б.

Определяя направление вектора  в различных точках пространства, можно представить картину распределения линий напряженности электрического поля.

Для двух одноименных зарядов эта картина имеет вид, показанный на рис. 107, для разноименных — на рис. 108.

3. 1.При движении заряда по замкнутой траектории работа электростатического поля равна 0.  2. Работа электростатического поля от траектории заряда не зависит.

4, Разность потенциалов - это напряжение, физическая величина, значение которой равно отношению работы электрического поля, совершаемой при переносе пробного электрического заряда из точки A в точку B, к величине пробного заряда

Потенциал электростатического поля — скалярная величина, равная отношению потен­циальной энергии заряда в поле к этому заряду:  

 

 - энергетическая характеристика поля в данной точке. Потенциал не зависит от величины заряда, помещенного в это поле.

Потенциал поля точечного заряда

5, Эквипотенциальные поверхности — понятие, применимое к любому потенциальному векторному полю, например, к статическому электрическому полю или к ньютоновскому гравитационному полю. Эквипотенциальная поверхность — это поверхность, на которой скалярный потенциал данного потенциального поля принимает постоянное значение (поверхность уровняпотенциала). Другое, эквивалентное, определение — поверхность, в любой своей точке ортогональная силовым линиям поля.

--- эквипотенциальность поверхности означает нулевую работу при движении по любой траектории на этой поверхности. значит по любой траектрии силы действуют только перпендикулярно движению конкретно для электростатики - неперпендикулярность электрического поля поверхности проводника приводит к силам дейсвтующим вдоль поверхности и передвигающим заряды до тех пор, пока такие силы не исчезнут, пока во всех точках проводника поле не станет строго перпендикулярным поверхности, поэтому поверхность любого проводника эквипотенциальна

--- Напряженность электрического поля. Количественной характеристикой силового действия электрического поля на заряженные тела служит векторная величина E, называемая напряжённостью электрического поля.

E = F / q _пр.

Она определяется отношением силы F, действующей со стороны поля на точечный пробный заряд q_пр, помещенный в рассматриваемую точку поля, к величине этого заряда.

Понятие «пробный заряд» предполагает, что этот заряд не участвует в создании электрического поля и так мал, что не искажает его, т. е. не вызывает перераспределения в пространстве зарядов, создающих рассматриваемое поле. В системе СИ единицей напряженности служит 1 В / м, что эквивалентно 1 Н / Кл.

Ы