5.4. Електричне поле і його характеристики

Заряди взаємодіють не тільки при зіткненні наелектризованих тіл, але й тоді, коли ці тіла перебувають на відстані один від одного. Вид матерії, за допомогою якої здійснюється взаємодія електричних зарядів на відстані, називається електричним полем.

Електричне поле завжди існує навколо електричного заряду і має дві характеристики: силову (напруженість електричного поля в даній точці) та енергетичну (потенціал електричного поля в даній точці).

Напруженість Е електричного поля в якій-небудь точці вимірюється силою F, з якою поле діє на одиничний позитивний точковий заряд q, вміщений у цю точку поля :

Е = F/q . Напруженість електричного поля – векторна величина. Напрямок вектору напруженості збігається з напрямком вектору сили F, що діє в даній точці на позитивний заряд.

Потенціалом електричного поля в даній точці називається величина, яка чисельно дорівнює значенню потенційної енергії одиничного позитивного точкового заряду, вміщеного в цій точці.

Потенціали точок електричного поля позитивно зарядженого тіла позитивні й зменшуються у міру віддалення від тіла, а потенціали точок електричного поля негативно зарядженого тіла негативні й збільшуються при віддаленні від тіла.

Потенціал наелектризованого провідника стає тим більшим, чим більше електрики йому передається.

Якщо електричне поле створюється декількома зарядами, розташованими в різних точках простору, то потенціал в кожній точці поля дорівнює алгебраїчній сумі потенціалів полів усіх зарядів у цій точці.

Різниця потенціалів (?1 – ?2) між двома точками електричного поля одержала назву напруги (U). Напруга чисельно дорівнює роботі А, яку виконують електричні сили при переміщенні одиничного позитивного заряду q між двома точками:

U = ϕ1 – ϕ2 = А/q.

У системі СІ за одиницю різниці потенціалів (одиницю напруги) приймається один вольт (1 В) – різниця потенціалів між двома точками електричного поля, за якої сили поля, переміщуючи один кулон електрики з однієї точки в іншу, виконують роботу в один джоуль. Якщо електричне поле однорідне, тобто напруженість у всіх точках поля постійна по величині й напрямку, то між напруженістю поля і різницею потенціалів існує взаємозв'язок:

E = – U/L, де L – довжина силової лінії однорідного електричного поля.

У системі СІ напруженість електричного поля вимірюється в одиницях вольт/метр (В/м). 1 В/м – це напруженість такого однорідного електричного поля, в якого різниця потенціалів на кінцях силової лінії завдовжки в 1 м дорівнює 1 В.