Kako dokazati da je električno polje materijalno. Električno polje. Elektromagnetno polje oko nas

Oko svakog naboja, na temelju teorije djelovanja kratkog dometa, postoji električno polje. Električno polje je materijalni objekt koji stalno postoji u svemiru i koji može djelovati na druge naboje. Električno polje širi se svemirom brzinom svjetlosti. Fizička veličina jednaka omjeru sile s kojom električno polje djeluje na ispitni naboj (tačka pozitivno pozitivno naelektrisanje koje ne utiče na konfiguraciju polja) prema vrijednosti ovog naboja naziva se jakost električnog polja. Koristeći Coulombov zakon, moguće je dobiti formulu za jakost polja nastalu nabojem q na daljinu r od naplate ... Jačina polja ne ovisi o naboju na koje djeluje. Napete linije počinju pri pozitivnim nabojima, a završavaju pri negativnim ili idu u beskonačnost. Električno polje čija je snaga ista za sve u bilo kojoj tački prostora naziva se jednolično električno polje. Polje između dvije paralelno nabijene metalne ploče može se smatrati približno jednoličnim. S jednolikom raspodjelom naboja q na površini kvadrata S površinska gustoća naboja jednaka je. Za beskonačnu ravninu s površinskom gustoćom naboja s, jakost polja je ista u svim točkama prostora i jednaka je .Potencijalna razlika.

Kada se naboj kreće električnim poljem na daljinu, savršen rad jednak je ... Kao i u slučaju rada sile teže, rad Coulombove sile ne ovisi o putanji kretanja naboja. Kad se smjer vektora pomaka promijeni za 180 0, rad sila polja mijenja znak. Dakle, rad sila elektrostatičkog polja pri kretanju naboja po zatvorenom krugu jednak je nuli. Polje čiji je rad sila na zatvorenoj putanji jednak nuli naziva se potencijalno polje.

Baš kao tijelo mase m u gravitacionom polju ima potencijalnu energiju proporcionalnu tjelesnoj masi, električni naboj u elektrostatičkom polju ima potencijalnu energiju W p proporcionalno naboju. Rad sila elektrostatičkog polja jednak je promjeni potencijalne energije naboja, uzetom sa suprotnim predznakom. U jednoj točki elektrostatičkog polja različiti naboji mogu imati različite potencijalne energije. Ali omjer potencijalne energije prema naboju za datu točku je konstantna vrijednost. Ova fizička veličina naziva se potencijal električnog polja, iz kojeg je potencijalna energija naboja jednaka umnošku potencijala u određenoj točki naboja. Potencijal je skalarna veličina, potencijal nekoliko polja jednak je zbroju potencijala ovih polja. Mjera promjene energije tokom interakcije tijela je rad. Kada se naboj kreće, rad sila elektrostatičkog polja jednak je promjeni energije sa suprotnim predznakom. Jer rad ovisi o razlici potencijala i ne ovisi o putanji između njih, tada se razlika potencijala može smatrati energetskom karakteristikom elektrostatičkog polja. Ako se potencijal na beskonačnoj udaljenosti od naboja uzima za nulu, tada na udaljenosti r od naboja, određuje se formulom

Uvijek primamo signale o udaljenim događajima uz pomoć srednjeg medija. Na primjer, telefonska komunikacija se odvija pomoću električnih žica, prijenos glasa na daljinu se javlja zvučnim valovima koji se šire u zraku

(zvuk se ne može širiti u prostoru bez vazduha). Budući da je pojava signala uvijek materijalni fenomen, tada se njegovo širenje, povezano s prijenosom energije od točke do točke u prostoru, može dogoditi samo u materijalnom okruženju.

Najvažniji znak da je posrednički medij uključen u prijenos signala je konačna brzina širenja signala od izvora do posmatrača, koja ovisi o svojstvima medija. Na primjer, zvuk putuje u zraku brzinom od oko 330 m / s.

Da u prirodi postoje pojave u kojima je brzina širenja signala beskonačno velika, tj. Signal bi se trenutno prenosio s jednog tijela na drugo na bilo kojoj udaljenosti između njih, to bi značilo da tijela mogu djelovati jedno na drugo na udaljenosti i bez obzira na to između. Takvo djelovanje tijela jedno na drugo u fizici naziva se djelovanje dugog dometa. Kada tijela djeluju jedno na drugo uz pomoć materije između njih, njihova interakcija se naziva kratkim dometom. Posljedično, kratkim djelovanjem tijelo izravno utječe na materijalno okruženje, a to okruženje već utječe na drugo tijelo.

Potrebno je neko vrijeme za prijenos utjecaja jednog tijela na drugo kroz posredno okruženje, jer se svi procesi u materijalnom okruženju prenose od točke do točke konačnom i dobro definiranom brzinom. Matematičko utemeljenje teorije djelovanja kratkog dometa dao je izvanredni engleski naučnik D. Maxwell (1831-1879). Budući da signali koji se trenutno šire ne postoje u prirodi, u budućnosti ćemo se pridržavati teorije djelovanja kratkog dometa.

U nekim slučajevima, širenje signala događa se uz pomoć tvari, na primjer, širenje zvuka u zraku. U drugim slučajevima, materija nije direktno uključena u prijenos signala, na primjer, svjetlost sa Sunca dopire do Zemlje kroz svež vazdušni prostor. Dakle, materija ne postoji samo u obliku materije.

U onim slučajevima kada se međusobni udar tijela može dogoditi kroz bezzračni prostor, materijalni medij koji prenosi ovaj udar naziva se polje. Dakle, postoji li materija u obliku materije i u obliku? polja. Ovisno o vrsti sile koja djeluje između tijela, polja mogu biti različitih vrsta. Polje koje prenosi djelovanje jednog tijela na drugo u skladu sa zakonom univerzalne gravitacije naziva se gravitaciono polje. Polje koje prenosi djelovanje jednog stacionarnog električnog naboja na drugo stacionarno naboje u skladu s Coulombovim zakonom naziva se elektrostatičko ili električno polje.

Iskustvo je pokazalo da se električni signali šire u prostoru bez zraka vrlo velikom, ali konačnom brzinom, koja iznosi približno 300 000 km / s (§ 27.7). to

dokazuje da je električno polje ista fizička stvarnost kao i materija. Proučavanje svojstava polja omogućilo je prijenos energije na daljinu pomoću polja i njeno korištenje za potrebe čovječanstva. Primjer je djelovanje radio komunikacija, televizije, lasera itd. Međutim, mnoga svojstva polja su slabo proučena ili još nisu poznata. Studija fizička svojstva polje i interakcija između polja i materije jedna je od najvažnijih naučni problemi savremena fizika.

Bilo koji električni naboj stvara električno polje u svemiru, pomoću kojeg stupa u interakciju s drugim nabojima. Električno polje djeluje samo na električni naboj. Stoga postoji samo jedan način za otkrivanje takvog polja: uvođenje probnog naboja u točku interesa u svemiru. Ako u ovom trenutku postoji polje, na njega će djelovati električna sila.

Kada se polje istražuje probnim nabojem, smatra se da njegovo prisustvo ne iskrivljuje istraženo polje. To znači da veličina ispitnog naboja mora biti vrlo mala u usporedbi s nabojima koji stvaraju polje. Dogovorili smo se da koristimo pozitivan naboj kao probni naboj.

Iz Coulombovog zakona proizlazi da se apsolutna vrijednost sile interakcije električnih naboja smanjuje s povećanjem udaljenosti između njih, ali nikada potpuno ne nestaje. To znači da se teoretski polje električnog naboja proteže do beskonačnosti. U praksi, međutim, vjerujemo da postoji polje samo u kojem na probni naboj djeluje zamjetna sila.

Uočite također da se, kada se naboj kreće, njegovo polje pomiče zajedno s njim. Kad se naboj ukloni toliko da električna sila praktički više ne djeluje na ispitni naboj u bilo kojoj točki prostora, kažemo da je polje nestalo, iako se u stvarnosti preselilo u druge točke prostora.

Detalji Kategorija: Električna energija i magnetizam Objavljeno 06/05/2015 20:46 Pogodaka: 13114

Naizmjenično električno i magnetsko polje pod određenim uvjetima mogu generirati jedno drugo. Oni tvore elektromagnetsko polje, što uopće nije njihova kombinacija. Ovo je jedinstvena cjelina u kojoj ova dva polja ne mogu postojati jedno bez drugog.

Iz istorije

Iskustvo danskog naučnika Hansa Christiana Oersteda, provedeno 1821. godine, pokazalo je da električna struja stvara magnetsko polje. Zauzvrat, promjenjivo magnetsko polje sposobno je generirati električnu struju. To je dokazao engleski fizičar Michael Faraday, koji je 1831. godine otkrio fenomen elektromagnetske indukcije. On je takođe autor izraza "elektromagnetno polje".

U to vrijeme u fizici je usvojen koncept Newtonovog djelovanja na daljinu. Vjerovalo se da sva tijela djeluju jedno na drugo kroz prazninu beskonačno velikom brzinom (gotovo trenutno) i na bilo kojoj udaljenosti. Pretpostavljalo se da električni naboji međusobno djeluju. Faraday je, s druge strane, vjerovao da praznina ne postoji u prirodi, te da se interakcija odvija ograničenom brzinom kroz određeno materijalno okruženje. Ovaj medij za električni naboj je elektromagnetno polje... I širi se brzinom jednakom brzini svjetlosti.

Maxwellova teorija

Kombinujući rezultate prethodnih studija, Engleski fizičar James Clerk Maxwell 1864. stvoren teorija elektromagnetnog polja... Prema njenim riječima, promjenjivo magnetsko polje stvara promjenjivo električno polje, a naizmjenično električno polje generira izmjenično magnetsko polje. Naravno, na početku jedno od polja stvara izvor naboja ili struje. No, u budućnosti ova polja mogu već postojati neovisno o takvim izvorima, uzrokujući međusobno pojavljivanje. To je, električno i magnetsko polje su komponente jednog elektromagnetskog polja... I svaka promjena jednog od njih uzrokuje pojavu drugog. Ova hipoteza čini osnovu Maxwellove teorije. Električno polje koje stvara magnetsko polje je vrtložno. Njegove linije sile su zatvorene.

Ova teorija je fenomenološka. To znači da je nastao na temelju pretpostavki i zapažanja i ne razmatra uzrok pojave električnih i magnetskih polja.

Svojstva elektromagnetskog polja

Elektromagnetsko polje je kombinacija električnog i magnetskog polja, pa se u svakoj točki svog prostora opisuje s dvije glavne veličine: jakošću električnog polja E i magnetnu indukciju V .

Budući da je elektromagnetsko polje proces pretvaranja električnog polja u magnetsko, a zatim magnetsko polje u električno, njegovo se stanje stalno mijenja. Šireći se u prostoru i vremenu stvara elektromagnetske valove. Ovisno o učestalosti i duljini, ti se valovi dijele na radio talasi, teraherc zračenje, infracrveno zračenje, vidljivo svjetlo, ultraljubičasto zračenje, rendgensko i gama zračenje.

Vektori intenziteta i indukcije elektromagnetskog polja međusobno su okomiti, a ravnina u kojoj leže okomita je na smjer širenja valova.

U teoriji djelovanja velikog dometa smatralo se da je brzina širenja elektromagnetskih valova beskonačno velika. Međutim, Maxwell je dokazao da to nije slučaj. U tvari se elektromagnetski valovi šire konačnom brzinom, koja ovisi o dielektričnoj i magnetskoj propusnosti tvari. Stoga se Maxwellova teorija naziva teorijom djelovanja kratkog dometa.

Eksperimentalno, Maxwellovu teoriju potvrdio je 1888. njemački fizičar Heinrich Rudolf Hertz. Dokazao je da elektromagnetski valovi postoje. Nadalje, izmjerio je brzinu širenja elektromagnetskih valova u vakuumu, za koju se pokazalo da je jednaka brzini svjetlosti.

U integralnom obliku ovaj zakon izgleda ovako:

Gaussov zakon za magnetsko polje

Tok magnetne indukcije kroz zatvorenu površinu je nula.

Fizičko značenje ovog zakona je da u prirodi nema magnetskih naboja. Polovi magneta se ne mogu odvojiti. Linije magnetskog polja su zatvorene.

Faradayev zakon indukcije

Promjena magnetske indukcije uzrokuje pojavu vrtložnog električnog polja.

,

Teorema o cirkulaciji magnetskog polja

Ova teorema opisuje izvore magnetskog polja, kao i sama polja koja su oni stvorili.

Električna struja i promjena električne indukcije stvaraju vrtložno magnetsko polje.

,

,

E- jakost električnog polja;

H- jakost magnetskog polja;

V- magnetna indukcija. Ovo je vektorska veličina koja pokazuje s kakvom silom magnetsko polje djeluje na naboj veličine q koji se kreće brzinom v;

D- električna indukcija ili električni pomak. To je vektorska veličina jednaka zbiru vektora intenziteta i polarizacijskog vektora. Polarizacija je uzrokovana pomicanjem električnih naboja pod djelovanjem vanjskog električnog polja u odnosu na njihov položaj kada takvo polje nema.

Δ - Operater Nabla. Djelovanje ovog operatora na određeno polje naziva se rotor ovog polja.

Δ x E = trulež E

ρ - gustoća vanjskog električnog naboja;

j- gustoća struje - vrijednost koja pokazuje jačinu struje koja teče kroz jedinicu površine;

sa- brzina svjetlosti u vakuumu.

Proučavanje elektromagnetskog polja bavi se naukom tzv elektrodinamika... Ona smatra njegovu interakciju s tijelima koja imaju električni naboj. Ova interakcija se naziva elektromagnetski... Klasična elektrodinamika opisuje samo kontinuirana svojstva elektromagnetskog polja koristeći Maxwellove jednadžbe. Moderna kvantna elektrodinamika vjeruje da elektromagnetsko polje ima i diskretna (diskontinuirana) svojstva. Takva elektromagnetska interakcija događa se uz pomoć nedjeljivih kvantnih čestica koje nemaju masu i naboj. Kvant elektromagnetskog polja se naziva foton .

Elektromagnetno polje oko nas

Oko bilo kojeg vodiča izmjenične struje stvara se elektromagnetsko polje. Izvori elektromagnetskih polja su dalekovodi, elektromotori, transformatori, gradski električni transport, željeznički transport, električni i elektronički Aparati- televizori, računari, frižideri, pegle, usisivači, bežični telefoni, mobilni telefoni, električni brijači - ukratko, sve vezano za potrošnju ili prenos električne energije. Snažni izvori elektromagnetskih polja su televizijski odašiljači, antene mobilnih telefonskih stanica, radarske stanice, mikrovalne pećnice itd. A budući da je takvih uređaja oko nas prilično, elektromagnetska polja okružuju nas posvuda. Ova polja utiču okruženje i osoba. To ne znači da je ovaj utjecaj uvijek negativan. Električna i magnetska polja postoje oko ljudi već duže vrijeme, ali je snaga njihovog zračenja prije nekoliko decenija bila stotine puta manja od sadašnje.

Do određene razine, elektromagnetsko zračenje može biti bezopasno za ljude. Tako se u medicini, uz pomoć elektromagnetskog zračenja niskog intenziteta, tkiva liječe, uklanjaju upalni procesi i imaju analgetski učinak. UHF uređaji ublažava grčeve glatkih mišića crijeva i želuca, poboljšava metaboličke procese u stanicama tijela, smanjuje tonus kapilara i snižava krvni tlak.

Ali jaka elektromagnetska polja uzrokuju kvarove u kardiovaskularnom, imunološkom, endokrinom i nervnog sistema ljudski, može uzrokovati nesanicu, glavobolju, stres. Opasnost je u tome što je njihov učinak gotovo neprimjetan za ljude, a kršenja nastaju postupno.

Kako se možemo zaštititi od elektromagnetskog zračenja koje nas okružuje? To se ne može u potpunosti učiniti, pa morate pokušati smanjiti njegov utjecaj. Prije svega, morate urediti kućanske aparate tako da budu udaljeni od mjesta gdje se najčešće nalazimo. Na primjer, ne morate sjediti preblizu televizora. Uostalom, što je udaljenost udaljenija od izvora elektromagnetskog polja, ona postaje sve slabija. Vrlo često ostavljamo aparat uključen. No, elektromagnetsko polje nestaje tek kad se uređaj odvoji od električne mreže.

Na ljudsko zdravlje utiču i prirodna elektromagnetna polja - kosmičko zračenje, Zemljino magnetno polje.

Električno polje, prema elementarnim fizičkim konceptima, nije ništa drugo do posebna vrsta materijalnog okruženja koje nastaje oko nabijenih tijela i utječe na organizaciju interakcije između takvih tijela određenom konačnom brzinom i u strogo ograničenom prostoru.

Dugo je dokazano da električno polje može nastati i u nepokretnom i u pokretnom tijelu. Glavni znak ovog prisustva je njegov uticaj na

Jedan od glavnih kvantitativnih je koncept "jakosti polja". U numeričkom smislu, ovaj izraz označava odnos sile koja djeluje na ispitni naboj, direktno prema kvantitativnom izrazu tog naboja.

Činjenica da je naboj testna znači da ni sama ne sudjeluje u stvaranju ovog polja, a njegova je vrijednost toliko mala da ne dovodi do izobličenja početnih podataka. Jačina polja mjeri se u V / m, što je konvencionalno jednako N / C.

Poznati engleski istraživač M. Faraday uveo je u naučni promet metod grafičkog predstavljanja električnog polja. Po njegovom mišljenju, ovu posebnu materiju na crtežu treba prikazati u obliku kontinuiranih linija. Oni su se kasnije počeli nazivati ​​"linije intenziteta električnog polja", a njihov smjer, zasnovan na osnovnim fizičkim zakonima, podudara se sa smjerom napetosti.

Linije sile su potrebne da bi se pokazale takve kvalitetne karakteristike napetosti kao što su gustoća ili gustoća. U tom slučaju gustoća vlačnih linija ovisi o njihovom broju po jedinici površine. Stvorena slika linija sila omogućuje vam da odredite kvantitativni izraz jakosti polja u pojedinim presjecima, kao i da saznate kako se ona mijenja.

Električno polje dielektrika ima vrlo zanimljiva svojstva. Kao što znate, dielektrici su tvari u kojima praktički nema slobodnih nabijenih čestica, pa kao posljedica toga nisu sposobne provoditi. Takve tvari trebaju uključivati, prije svega, sve plinove, keramiku, porculan, destiliranu vodu, tinjac itd.

Da bi se odredila jakost polja u dielektriku, kroz njega mora proći električno polje. Pod njegovim djelovanjem, vezani naboji u dielektriku počinju se pomicati, ali ne mogu napustiti granice svojih molekula. Smjer pomaka podrazumijeva da su pozitivno nabijeni pomaknuti duž smjera električnog polja, a negativno nabijeni prema. Kao rezultat ovih manipulacija, unutar dielektrika pojavljuje se novo električno polje čiji je smjer direktno suprotan vanjskom. Ovo unutrašnje polje primjetno slabi vanjsko, pa se intenzitet potonjeg smanjuje.

Jačina polja je njegova najvažnija kvantitativna karakteristika, koja je direktno proporcionalna jačini s kojom ova posebna vrsta materije djeluje na vanjski električni naboj. Unatoč činjenici da je nemoguće vidjeti ovu vrijednost, pomoću crteža linija sile sile može se steći predodžba o njenoj gustoći i smjeru u prostoru.

Prema Coulombovom zakonu, sila interakcije između dva stacionarna nabijena tačkasta tijela proporcionalna je umnošku njihovih naboja i obrnuto proporcionalna kvadratu udaljenosti između njih.

Električna sila interakcije između nabijenih tijela ovisi o veličini njihovih naboja, veličini tijela, udaljenosti između njih, kao i o tome u kojim se dijelovima tijela ti naboji nalaze. Ako su dimenzije nabijenih tijela mnogo manje od udaljenosti između njih, tada se takva tijela nazivaju točkasta tijela. Sila interakcije između tačkasto nabijenih tijela ovisi samo o veličini njihovih naboja i udaljenosti između njih.

Zakon koji opisuje interakciju dva tačkasto nabijena tijela ustanovio je francuski fizičar C. Coulomb kada je mjerio odbojnu silu između malih metalno nabijenih kuglica (vidi sliku 34a). Instalacija privjeska sastojala se od tanke elastične srebrne niti (1) i lagane staklene šipke (2) ovješene na nju, na čijem je jednom kraju bila pričvršćena nabijena metalna kugla (3), a na drugom protuteža (4). Sila odbijanja između nepomične kugle (5) i loptice 3 dovela je do uvijanja niti pod određenim kutom, a, po čemu je bilo moguće odrediti veličinu te sile. Spajajući i razdvajajući jednako nabijene kugle 3 i 5, Coulomb je otkrio da je odbojna sila između njih obrnuto proporcionalna kvadratu udaljenosti između njih.

Kako bi utvrdio kako sila interakcije između kuglica ovisi o veličini njihovih naboja, Coulomb je postupio na sljedeći način. Prvo je izmjerio silu koja djeluje između jednako nabijenih kuglica 3 i 5, a zatim je dodirnuo jednu od nabijenih kuglica (3) drugom, nenabijenom kuglicom iste veličine (6). Privezak je s pravom vjerovao da će, kada identične metalne kuglice dođu u kontakt, električni naboj biti jednako raspoređen među njima, pa će na njemu ostati samo polovica prvobitnog naboja 3. U isto vrijeme, kako su eksperimenti pokazali, sila odbijanja između kuglica 3 i 5 prepolovljena je u odnosu na početnu. Promjenom naboja kuglica na sličan način, Coulomb je otkrio da one djeluju sa silom proporcionalnom proizvodu njihovih naboja.

Kao rezultat brojnih eksperimenata, Coulomb je formulirao zakon koji određuje modul sile F 12 koja djeluje između dva stacionarna tačkasta tijela s nabojima q 1 i q 2 koja su udaljena r jedno od drugog:

gdje je k koeficijent proporcionalnosti čija vrijednost ovisi o sistemu jedinica koje se koriste i koji se često zamjenjuje s (4pe0) -1 iz razloga povezanih s poviješću uvođenja sistema jedinica (vidi 34.1). e0 se naziva električna konstanta. Vektor sile F 12 usmjeren je duž ravne linije koja povezuje tijela, tako da se suprotno nabijena tijela privlače, a poput nabijenih tijela odbijaju (slika 34b). Ovaj zakon (vidi 34.1) naziva se Coulombov zakon, a odgovarajuće električne sile nazivaju se Coulomb. Coulombov zakon, naime ovisnost sile interakcije o drugoj snazi ​​udaljenosti između nabijenih tijela, još se eksperimentalno provjerava. Sada je pokazano da se eksponent u Coulombovom zakonu može razlikovati od dva za najviše 6.10-16.

U SI sistemu, jedinica električnog naboja je kulon (C). Naboj od 1 C jednak je naboju koji prolazi za 1 s kroz poprečni presjek vodiča pri struji od 1 ampera (A). SI

k = 9.109 N.m 2 / Cl 2, i e0 = 8.8.10-12 Cl 2 /(N.m 2) (34.2)

Elementarni električni naboj, e, u SI jednak je:

e = 1.6.10 -19 Cl. (34.3)

Po svom izgledu, Coulombov zakon je vrlo sličan zakonu univerzalne gravitacije (11.1), ako masu u potonjem zamijenimo nabojima. Međutim, unatoč vanjskoj sličnosti, gravitacijske i Coulombove sile međusobno se razlikuju

1. gravitacijske sile uvijek privlače tijela, a Coulombove sile mogu privlačiti i odbijati tijela,

2. Kulonove sile su mnogo jače od gravitacionih, na primjer, Kulonova sila koja odbija dva elektrona jedan od drugog je 1042 puta veća od sile njihovog gravitacionog privlačenja.

Pitanja za pregled:

· Šta je tijelo nabijeno tačkom?

· Opišite eksperimente uz pomoć kojih je Coulomb uspostavio zakon nazvan po njemu?

Pirinač. 34. (a) - dijagram Coulombovog eksperimentalnog sklopa za određivanje odbojnih sila između istoimenih naboja; (b) - do određivanja veličine i smjera djelovanja Coulombovih sila pri upotrebi formule (34.1).

§ 35. ELEKTRIČNO POLJE. TENZIJA. NAČELO PODRŠKE POLJA.

Coulombov zakon dozvoljava izračunavanje sile interakcije između dva naboja, ali ne objašnjava kako jedan naboj djeluje na drugi. Nakon nekog vremena, na primjer, hoće li se jedan od naboja "osjetiti" da se drugi naboj počeo približavati ili se udaljavati od njega? Jesu li optužbe povezane s bilo čim? Da bi odgovorili na ova pitanja, veliki engleski fizičari M. Faraday i J. Maxwell uveli su koncept električnog polja - materijalnog objekta koji postoji oko električnih naboja. Dakle, naboj q1 stvara električno polje oko sebe, a drugi naboj q2, koji se nalazi u ovom polju, doživljava djelovanje naboja q1 prema Coulombovom zakonu (34.1). U ovom slučaju, ako se položaj naboja q1 promijenio, tada će se promjena njegovog električnog polja dogoditi postupno, a ne trenutno, tako da će se na udaljenosti L od q1, promjene u polju dogoditi nakon vremenskog intervala L / s , gdje je c brzina svjetlosti, 3.108 m / s ... Kašnjenje u promjenama električnog polja dokazuje da je interakcija između naboja u skladu s teorijom djelovanja kratkog dometa. Ova teorija objašnjava bilo kakvu interakciju među tijelima, čak i udaljenu jedno od drugog, postojanjem bilo kakvih materijalnih objekata ili procesa među njima. Materijalni objekt koji stupa u interakciju između nabijenih tijela je njihovo električno polje.

Za karakterizaciju datog električnog polja dovoljno je izmjeriti silu koja djeluje na tačkasti naboj u različitim regijama ovog polja. Eksperimenti i Coulombov zakon (34.1) pokazuju da je sila koja djeluje na naboj sa strane polja proporcionalna veličini ovog naboja. Stoga omjer sile F koja djeluje na naboj u određenoj točki polja i vrijednosti tog naboja q više ne ovisi o q i karakteristika je električnog polja, naziva se njegov intenzitet, E:

Jačina električnog polja, kako slijedi iz (35.1), je vektor čiji se smjer podudara sa smjerom sile koja djeluje na određenu točku polja na pozitivni naboj. Iz Coulombovog zakona (34.1) slijedi da modul jakosti E polja tačkastog naboja q zavisi od udaljenosti r do njega na sljedeći način:

Vektori jakosti u različitim točkama električnog polja pozitivnog i negativnog naboja prikazani su na Sl. 35a.

Ako je električno polje formirano s nekoliko naboja (q 1, q 2, q 3 itd.), Tada je, kako pokazuje iskustvo, jakost E u bilo kojoj točki ovog polja jednaka zbroju jakosti E 1, E 2, E 3 itd ... električna polja stvorena nabojima q 1, q 2, q 3 itd., respektivno:

Ovo je princip superpozicije (ili superpozicije) polja, koja omogućava određivanje jačine polja stvorenog s nekoliko naboja (slika 35b).

Da bi se pokazalo kako se jakost polja mijenja u različitim regijama, iscrtavaju se linije sile - kontinuirane linije, tangente na koje se u svakoj točki poklapaju vektori jakosti (slika 35c). Linije sile ne mogu se međusobno križati, jer u svakoj točki vektor jakosti polja ima dobro definiran smjer. Počinju i završavaju na nabijenim tijelima, u blizini kojih se povećava modul napetosti i gustoća linija polja. Gustoća linija sile proporcionalna je modulu jakosti električnog polja.

Pitanja za pregled:

· Što je električno polje i kako je povezano s teorijom djelovanja kratkog dometa?

· Dajte definiciju jakosti električnog polja.

· Formulirati princip superpozicije polja.

· Kojim poljskim linijama sile odgovaraju i koja su njihova svojstva?

Pirinač. 35. (a) - vektori intenziteta u različitim tačkama električnog polja pozitivnog (gornji) i negativnog (donjeg) naboja; vektori intenziteta (b) i isti vektori zajedno sa linijama sile (c) električnog polja dva tačkasta naboja različitih predznaka.

§ 36. KONDUKTORI I DIELEKTRIČARI NA ELEKTROSTATSKOM POLJU.