Электростатического поля

 

Для обнаружения и опытного исследо­вания электростатического поля используется положительный пробный точечный заряд - такой заряд, который не искажает исследуемое поле (не вызывает перераспределения зарядов, создающих поле).

Напряженностью электрического поля называют векторную величину, равную отношению силы, с которой поле действует на положительный пробный заряд, помещенный в данную точку поля, к величине этого заряда:

. (10.4)

Направление вектора напряженности совпадает в каждой точке пространства с направлением силы, действующей на положительный пробный заряд. Единицей напряженности электростати­ческого поля является 1 Н/Кл 1 В/м.

Напряженность является силовой характеристикой электрического поля.

Напряженность электрического поля, создаваемого системой зарядов в данной точке пространства подчиняется принципу суперпозиции, т.е. равна векторной сумме напряженностей электрических полей, создаваемых в той же точке отдельными зарядами:

. (10.5)

Напряженность электростатического поля точечного заряда равна по модулю

. (10.6)

Для наглядного представления электрического поля используют силовые линии вектора . Эти линии проводят так, чтобы направление вектора в каждой точке совпадало с направлением касательной к силовой линии (рис. 10.3). При изображении электрического поля с помощью силовых линий, их густота должна быть пропорциональна модулю вектора напряженности поля .

Рис. 10.3

 

Силовые линии электрических полей положительных и отрицательных точечных зарядов изображены на рис. 10.4. Силовые линии начинаются на положительных зарядах и оканчиваются на отрицательных зарядах или уходят в бесконечность.

Рис. 10.4

Поскольку электростатическое поле любой системой зарядов может быть представлено в виде суперпозиции полей отдельных зарядов, изображенные на рис. 10.4 поля можно рассматривать как структурные элементарные единицы («кирпичики») любого электростатического поля.

В качестве примера применения принципа суперпозиции на рис. 10.5 изображена картина силовых линий поля электрического диполя – системы из двух одинаковых по модулю зарядов разного знака и – , расположенных на некотором расстоянии .

Важной характеристикой электрического диполя является его дипольный момент

, (10.7)

где - плечо диполя (вектор, направленный от отрицательного заряда к положительному заряду и равный по модулю расстоянию между зарядами). Диполь может служить электрической моделью многих молекул.

Рис. 10.5

Электрическим дипольным моментом обладает, например, нейтральная молекула воды (H₂O), так как центры двух атомов водорода располагаются не на одной прямой с центром атома кислорода, а под углом 105° (рис. 10.6). Дипольный момент молекулы воды 6,2·10^–30 Кл·м.