Поняття поля.

Електричне поле.

1. Поняття поля. 2. Напруженість поля. 3. Принцип суперпозиції полів 4. Зображення електростатичного поля. 5. Електричне зміщення

Це поняття – досить складне для розуміння у сучасній фізиці. Воно порівняно з поняттям “заряд” – дуже молоде, бо введене лише у 19-му сторіччі.

Поле і речовина – дві форми існування матерії.

Але на відміну від речовини поняття поле мало використовується за межами фізики. Введення його в науку відноситься до першої третини позаминулого сторіччя, коли молодий англійський вчений Фарадей проводив досліди із електричними зарядами.

До нього була поширена наступна гіпотеза:

дія заряду q₁ може виявляти себе у будь-якій точці довкола нього, але тільки тоді, коли у цій точці з’явиться інший заряд.

Тобто у цій точці немає нічого, що було б пов’язане з зарядом q₁. Інакше кажучи:

заряд q₁, розміщений у просторі, ніяким чином не змінює стан цього простору. Тільки коли в іншій точці простору, поблизу q₁ розмістити заряд q₂ то між ними виникає взаємодія.

Фарадей припустив, що:

заряд q₁діє на оточуючий простір і змінює стан вакууму довкола себе. Ця зміна стану вакууму проявляється лише тоді, коли туди помістити заряд q₂.

Проявленням зміни стану вакууму буде виникнення сили, що діє на другий заряд F₁₂.

Виникнення електричного поля довкола q₁ і є зміною стану вакууму. Так, як і у випадку заряду, неможливо визначити поле через інші “простіші” поняття.

Присутність поля виявляється у його силовій дії на заряджену частинку, яке є індикатором наявності поля.

Можна сформулювати означення поля:

Електричне поле – вид матерії. Його об’єктивне існування у часі і просторі виявляється у його дії на іншу форму матерії – частинку речовини із електричним зарядом.

Оскільки джерелом електростатичного поля виступає нерухомий електричний заряд, то в означенні поля і заряду утворюється логічний ланцюг:

Заряд – це те у частинках речовини, на що діє електричне поле, а поле – це те, що діє на заряд. Фактично заряд не можна означити без поняття “поле”, а поле – навпаки без поняття “заряд”.

2. Напруженість поля.

Досліди з електричним полем проводять за допомогою пробного заряду q – точкового заряду з позитивним знаком. При цьому величина заряду має бути такою малою, щоб внесення цього пробного заряду у поле, створене зарядом Q, не змінювало характеристик цього поля.

З експериментів відомо, що діюча на пробний заряд q сила F тим більша, чим більша величина q. Тому сила F не може бути критерієм поля.

Якщо взяти відношення , то воно не буде залежати від , бо входить і в F в чисельнику відношення і в знаменник. Тому відношення позначають Е – напруженість електричного поля і вважають основною характеристикою поля

Оскільки , то

Найпростіший варіант електричного поля – однорідне поле, у якого напруженість Е₀однакова у всіх його точках. Але таке поле вдається створити лише в обмеженому просторі між двома металевими пластинками, тобто у плоскому конденсаторі.

У випадку сферичного, чи точкового заряду поле неоднорідне.

З формули випливає на диво просте співвідношення для обчислення силової дії довільного електричного поля на точковий заряд у ньому .

3. Принцип суперпозиції полів.

Суперпозиція – це якісна відмінність поля від речовини.

Наш досвід і найточніші досліди у макросвіті і мікросвіті свідчать, що в певний об’єм простору, де розташоване одне тіло, чи одна частинка речовини, не вдається помістити ще одне тіло, чи частинку речовини, а при спробі досягти цього виникають непереборні сили відштовхування.

Зовсім інша поведінка силового поля. Наближення до заряду Q, що створював т.А поля з напруженістю Е, іншого заряду q, що є джерелом ще одного поля Е₂, приведе до того , у т.А виникне поле .

Остання формула і виражає принцип суперпозиції:

Напруженість поля системи зарядів дорівнює векторній сумі полів, які утворив би кожен із зарядів зокрема.

Принцип суперпозиції дозволяє обчислювати результуюче електричне поле будь-якої складної системи зарядів шляхом поділу її на точкові заряди dq_i і підсумовуванням векторів полів, які утворилися ними.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
	\|

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.005 сек.