Дайте понятие напряженности электростатического поля, потенциала

Дайте понятие электростатического поля

Взаимодействие между электрически заряженными частицами или телами, движущимися произвольным образом относительно инерциальной системы отсчета (ИС), осуществляется посредством электромагнитного поля, которое представляет собой совокупность двух взаимосвязанных полей: электрического и магнитного.

Характерной особенностью электрического поля является то, что оно действует на электрический заряд с силой, которая не зависит от скорости движения заряда. Поэтому обнаружить электрическое поле удобно по его силовому действию на помещенный в поле неподвижный электрический заряд.

Электрическое поле неподвижных электрических зарядов, осуществляющее взаимодействие между ними, называется электростатическим полем.

Силы, действующие на заряженные частицы со стороны электростатического поля, называются электростатическими силами.

В природе существуют два рода электрических зарядов: положительные и отрицательные. Носителями электрических зарядов являются элементарные частицы, входящие в состав атома – электрон (e), заряженный отрицательно, и протон (p), заряженный положительно. Заряды этих частиц называются элементарными зарядами.

Дайте понятие напряженности электростатического поля, потенциала

Напряжённость электрического поля — векторная физическая величина, характеризующая электрическое поле в данной точке и численно равная отношению силы действующей на неподвижный^[1] пробный заряд, помещенный в данную точку поля, к величине этого заряда :

.

Из этого определения видно, почему напряженность электрического поля иногда называется силовой характеристикой электрического поля (действительно, всё отличие от вектора силы, действующей на заряженную частицу, только в постоянном^[2] множителе).

В каждой точке пространства в данный момент времени существует свое значение вектора (вообще говоря - разное^[3] в разных точках пространства), таким образом, - это векторное поле. Формально это выражается в записи

представляющей напряженность электрического поля как функцию пространственных координат (и времени, т.к. может меняться со временем). Это поле вместе с полем вектора магнитной индукции представляет собой электромагнитное поле^[4], и законы, которым оно подчиняется, есть предмет электродинамики.

Напряжённость электрического поля в СИ измеряется в вольтах на метр [В/м] или в ньютонах на кулон.

Связь напряженности электрического поля с потенциалами в общем случае такова:

где - скалярный и векторный потенциалы. Приведем здесь для полноты картины и соответствующее выражение для вектора магнитной индукции:

В частном случае стационарных (не меняющихся со временем) полей, первое уравнение упрощается до:

Это выражение для связи электростатического поля с электростатическим потенциалом.

Что такое силовая линия

Силовая линия - это кривая, касательная к которой в любой точке совпадает по направлению с вектором, являющимся элементом векторного поля в этой же точке. для визуализации векторных полей, которые сложно наглядно изобразить каким-либо другим образом.

Касательная к силовой линии совпадает с направлением вектора.

Электрическое поле

Электрическое поле, согласно уравнениям Максвелла и , может быть как потенциальным (обусловлено наличием электрических зарядов), так и вихревым (возникающим за счёт явления электромагнитной индукции), или комбинацией этих двух случаев. Потенциальное электрическое поле имеет интегральные кривые, которые начинаются на положительном заряде и заканчиваются на отрицательном; сила Кулона, действующая на пробный заряд, будет направлена по касательной к интегральной кривой. Силовые линии вихревого поля замкнуты, их плотность в точке пространства определяется величинойпроизводной от магнитной индукции по времени в этой точке, а направление задаётся правилом буравчика.

Магнитное поле

Согласно уравнениям Максвелла и , и пока неизвестны магнитные монополи,магнитное поле может возникать лишь в результате изменения электрической индукции. Отсюда следует, что магнитное поле является вихревым, а его силовые линии (линии магнитной индукции) всегда замкнуты, то есть дивергенциямагнитного поля везде равна 0.

Линии магнитной индукции могут быть наглядно визуализированы при помощи ферромагнитных порошков, помещённых в магнитное поле.