Электрическое поле. Напряженность и потенциал электрического поля.

По современным представлениям, электрические заряды не действуют друг на друга непосредственно. Каждое заряженное тело создает в окружающем пространстве электрическое поле. Это поле оказывает силовое действие на другие заряженные тела. Главное свойство электрического поля – действие на электрические заряды с некоторой силой. Таким образом, взаимодействие заряженных тел осуществляется не непосредственным их воздействием друг на друга, а через электрические поля, окружающие заряженные тела.

Электрическое поле, окружающее заряженное тело, можно исследовать с помощью так называемого пробного заряда – небольшого по величине точечного заряда, который не производит заметного перераспределения исследуемых зарядов.

Для количественного определения электрического поля вводится силовая характеристика электрического поля – напряженность - векторная физическая величина, равная отношению силы, с которой поле действует на положительный пробный заряд , помещенный в данную точку пространства, к величине этого заряда:

. (9.5)

Направление вектора в каждой точке пространства совпадает с направлением силы, действующей на положительный пробный заряд. Напряженность не зависит от величины пробного заряда. Если величина пробного заряда изменяется, то изменяется и сила, действующая на пробный заряд, отношение (9.5) остается неизменным. Зная напряженность поля в данной точке, можно легко найти силу, действующую на заряд, находящийся в данной точке:

. (9.6)

Электрическое поле является потенциальным полем, работа сил этого поля по перемещению заряда не зависит от формы траектории и определяется начальным и конечным положением заряда в электрическом поле (см.§ 42). Значит, в каждой точке электрического поля заряд обладает потенциальной энергией, через которую удобно определять работу поля по перемещению заряда. Для упрощения расчета работы используется энергетическая характеристика электрического поля – потенциал - скалярная алгебраическая величина, равная отношению потенциальной энергии заряда , помещенного в данную точку поля, к величине этого заряда:

. (9.7)

Работа электрического поля по перемещению заряда из точки 1 поля в точку 2 поля определяется по формуле:

, (9.8)

гдеи - потенциалы поля в точке 1 и 2, соответственно. Разность потенциаловназывается напряжением U между точками поля. Потенциал и напряжение измеряются в вольтах (В).

Электрическое поле неподвижных и не меняющихся со временем зарядов называется электростатическим. Во многих случаях для краткости это поле обозначают общим термином – электрическое поле.