Графическое изображение электростатических полей. Принцип суперпозиции

Линии напряженности электростатического поля (силовые линии) Линии, касательные к которым в каждой точке совпадают с направлением вектора Е.. Линиям напряженности приписывается направле­ние, совпадающее с направлением вектора напряжен­ности. Линии напряженности никогда не пересекают­ся, поскольку в каждой данной точке пространства вектор Еимеет лишь одно направление
Линии напряженности для однородного поля в случае однородного поля (для него вектор напря­женности в любой точке постоянен по модулю и на­правлению) линии напряженности параллельны вектору напряженности
Линии напряженности для точечного заряда в случае точечного заряда линии напряженности ­радиальные прямые, выходящие из заряда, если он положителен, и входящие в него, если заряд отрица­телен.  
Примеры изображения электростатических полей с помощью линий напряженности  
Густота линий напряженности Чтобы линии напряженности характеризовали не только направление, но и значение напряженности электростатического поля, их проводят с определен­ной густотой: число линий напряженности, пронизы­вающих единицу площади поверхности, перпендику­лярную линиям напряженности, должно быть равно модулю вектора Е..  
Принцип суперпозиции   Напряженность Ерезультирующего поля, создаваемого сис­темой зарядов, равна геометрической сумме напряженнос­тей полей, создаваемых в данной точке каждым из зарядов в отдельности.  
Возможные применения принципа суперпозиции   Позволяет рассчитать электростатические поля лю­бой системы неподвижных зарядов, поскольку если заряды не точечные, то их можно всегда свести к со­вокупности точечных зарядов.
Пример применения принципа суперпозиции   Поле создается двумя точечными неподвижными по­ложительными зарядами Q1 и Q2 (Q1 = Q2) На рисунке показаны напряженности результирую­щего поля в точке А, равноудаленной от зарядов, и в произвольной точке В.
Поверхностная плотность заряда σ = q/ S Физическая величина, определяемая зарядом, приходящим­ся на единицу поверхности.  
Работа при перемещении заряда Q0 из точки 1 в точку 2 в поле заряда Q. Работа сил электростатического поля не зависит от траектории перемещения, а определяется только по­ложениями начальной 1 и конечной 2 точек. Это озна­чает, что электростатическое поле потенциально. Работа, совершаемая при перемещении электриче­ского заряда во внешнем электростатическом поле по любому замкнутому пути, равна нулю.    
Потенциал электростатического поля     φ = W/Q0 - Физическая величина, определяемая потенци­альной энергией единичного положительного заряда Q0, помещенного в данную точку.   Физическая величина. определяемая работой по перемещению единичного положительного заряда Qo при удалении его из данной точки в бесконечность.    
Единица потенциала 1 В= 1 Дж/Кл   1 В (вольт) - потенциал такой точки поля, в которой заряд в 1 Кл обладает потенциальной энергией 1 Дж.  
Потенциал поля точечного заряда φ =кq/ ξ r [r - расстояние от данной точки до заряда Q, создаю­щего поле;
Разность потенциалов Определяется работой, совершаемой силами поля при переме­щении единичного положительного заряда из точки 1 в точку 2. Работа сил электростатического поля при пере­мещении точечного заряда qo из точки 1 в точку 2 равна изменению его потенциальной энергии: А12 = = W1 - W2 Потенциал электроста­тического поля φ = W /qo , поэтому А12 = q (φ 1 - φ2 ) При решении конкретных задач физический смысл имеет именно разность по­тенциалов между двумя точками электростатического поля.  
  Эквипотенциальная поверхность Поверхность, все точки которой имеют один и тот же потенциал. Ее свойства: 1) работа сил эл. ст. поля при перемещении заряда по ней равна нулю: 2) вектор напряженности Е в каждой ее точке направлен по нормали к ней. 3) эквипотенциальные поверхности не пересекаются;    
Связь между напряженностью и разностью потенциалов в однородном эл. ст. поле . Переместим точечный заряд q из точки 1 в точку 2 в однородном эл. cт. поле в направлении линии поля . Работа сил поля, с одной стороны, равна А12= Fd cosO° = qEd, где d - расстояние между точками 1 и 2; с другой, А12= qU12 где Ul2 - разность потенциалов (напря­жение) между этими точками. Приравняв правые части этих выра­жений, получим Е =и12 / d. Если точки 1 и 2 не лежат на одной линии поля и расстояние между ними равно ℓто d = ℓ∙ cos α и формула приобретает вид E=U12/ ℓ∙соsα. Этой формулой удобно пользоваться тогда, когда вычисляется работа эл. ст. сил при перемещении заряда в однородном поле в произвольном направлении.