Print Shortlink

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ.

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ.

            Из курса физики известно, что количественные и качественные особенности взаимодействия точечных электрических зарядов вакууме определяет закон Кулона. Но он не раскрывает сам механизм взаимодействия зарядов. Каким образом один заряд воздействует на другой?  Поиск решения этой задачи натолкнул М. Фарадея на идею, о том, что электрические заряды не действуют друг на друга непосредственно. Каждый заряд создаёт в окружающем пространстве некоторое электрическое поле, и поле одного заряда воздействует на другой заряд, и наоборот. В последствии гипотеза о существовании электрического поля была полностью подтверждена.

Таким образом, электрическое поле – это особый вид материи, при помощи которого выполняется взаимодействие между различными электрическими зарядами.  Принято выделять следующие свойства электрического поля:

-          материальность электрического поля ( электрическое поле существует независимо от нас и наших знаний о нем );

-          обладает определёнными свойствами, которые не позволяют его спутать, с чем либо другим в окружающем мире;

-          формируется электрическим зарядом ( вокруг любого заряженного тела всегда есть в наличии электрическое поле );

-          электростатическое электрическое поле  формируется неподвижными электрическими зарядами;

-          электрическое поле, созданное переменным магнитным полем принято называть вихревым;

-          определить наличие электрического поля возможно при воздействии на электрический заряд с некоторой силой;

-          электрическое поле распространяется в пространстве с конечной скоростью – скоростью света в вакууме.

Электрическое поле.

Рис.1. Электрическое поле.

Количественными характеристиками электрического поля принято считать:

  1. Напряжённость электрического поля. Это силовая характеристика и определяется как сила, которая воздействует на единицу заряда помещённого в данное электрическое поле:

F = E / q,

Единицей измерения служит В / м.

Теперь уже нет сомнения в том, что определённый точечный заряд Q создаёт вокруг себя некоторое электрическое поле. Несложно определить величину напряжённости этого поля в точке, удалённой от заряда на расстоянии r :

E = Q / ( 4 π ξ0 ξ  r2 ),

Где:  Q – заряд, который образует данное электрическое поле;

ξ0 = 8,84 * 10-12 Ф/м – электрическая постоянная;

ξ – электрическая проницаемость среды, в которой образовано поле;

r – величина расстояния межу точечным зарядом и точкой, в которой производят исследования напряжённости.

Напряжённость электрического поля принято считать векторной величиной, за направление которой   принимают направление силы, действующей на положительный заряд.

  1. Потенциал – является  энергетической характеристикой электрического поля. Физический смысл этой величины, возможно, объяснить следующим образом: в любой точке электрического поля на вносимый в это поле заряд воздействует определённая сила. А при перемещении заряда в электрическом поле будет выполняться некий объём работы. При этом каждая точка  электрического поля характеризуется своей величиной потенциала.

Потенциал поля в определённой точке -  это величина потенциальной энергии электрического поля в этой точке, которая приходится на единицу, помещённую в эту точку заряда:

Ф = W/ q  [ B ].

Потенциал поля отражает величину возможной работы, которую совершает электрическое поле при перемещении этого заряда в точку с другим потенциалом:

Δф = А / q.

Физический смысл имеет только разность потенциалов или напряжение между двумя точками электрического поля, так как работа совершается только при перемещении заряда. Следовательно, при употреблении термина «потенциал» подразумевают разность потенциалов между точкой, потенциал которой подлежит измерению и бесконечно удалённой точкой пространства, потенциал которой возможно принять равным нулю.

Величину потенциала в данной точке поля, созданного точечным зарядом Q,  возможно рассчитать по формуле:

Ф = Q / ( 4 π ξ0 ξ  v).

Если потенциал создаётся большим числом зарядов, то

Ф =  ΣФ.

С помощью вольтметра, возможно, измерить только разность потенциалов.

Воздействие электрического поля на различные вещества неодинаково и зависит от их внутреннего строения. По этому воздействию все вещества принято разделять на:

  1. Вещества, проводящие электрический ток – проводники. Они характеризуются тем, что в них под воздействием электрического поля возникает электрический ток – упорядоченное движение заряженных частиц. Это явление становится возможным благодаря тому, что в проводниках имеются свободные заряды. Проводники принято делить на две группы: проводники 1 рода ( металлы ) и 2 рода  ( растворы электролитов ).
  2. Полупроводники – в обычных условиях имеют мало свободных зарядов. Здесь необходимо отметить, что при образовании свободных электронов, на их прежнем месте образуется «дырка» - избыток положительного заряда. Принято различать полупроводники электронной и дырочной проводимости.
  3. В диэлектриках нет свободных носителей зарядов, следовательно при воздействии электрического поля , в них не возникает электрического тока, но наблюдается явление поляризации диэлектрика. Диэлектрик поляризуется в результате разделения в нём положительных и отрицательных зарядов под воздействием электрического поля.  Различают три вида поляризации:

-          ориентационная;

-          электронная;

-          ионная.

Таким образом, электрическое поле возникает в пространстве вокруг заряженных тел и представляет собой особый вид материи, невидимой для человека. Но его, возможно, определить и измерить, благодаря тем характеристикам, которыми он обладает.

Поделиться в соц. сетях

Опубликовать в Google Buzz
Опубликовать в Google Plus
Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Мой Мир
Опубликовать в Одноклассники

Leave a Reply

Spam Protection by WP-SpamFree

мой твиттер