Определение, напряжённость. Электрическое поле

Изучая механизм взаимодействия зарядов, ученые уже давно предположили наличие электрического поля. Уже давно известно, что не существует непосредственного взаимодействия электрозарядов между собой. Вокруг каждого заряда создается поле, через которое и осуществляется действие электрозарядов друг на друга. При удалении от заряда, действие поля начинает ослабевать.

Что такое электрическое поле

Электрическое поле не воспринимается обычными органами чувств, оно определяется только по его воздействию на электрозаряды. Последствия этих взаимодействий можно определить с помощью приборов, отсюда следует, что электрополе имеет материальную основу. Не зацикливается в какой-то одной точке, а существует в определенном пространстве. Наличие его определяется появлением определенной силы, воздействующей на тот или иной электрозаряд.

Электрическое поле - это проявление особой формы материи, окружающей тела, обладающие электрическими зарядами. Если в какую-либо точку поля поместить заряд, то он будет испытывать воздействие силы. Для того, чтобы реально определить наличие или отсутствие поля, необходимо в определенной области разместить как можно большее количество зарядов. Чем большее число расположено в одном месте, тем больше шансов для измерительных приборов зарегистрировать электрополе.

Свойства электрического поля

Основным свойством является возможность воздействовать на электрозаряды с определенной силой. По этому воздействию происходит изучение всех характеристик электрического поля.

Само электрическое поле входит в состав общего электромагнитного поля. Поэтому, эл. поле может создаваться не только с помощью электрозарядов, но и под воздействием перемен ных магнитных полей. Тем не менее, электростатическое поле, постоянное по времени, может создаваться только под воздействием неподвижных зарядов.

Существование электрического поля должно подтверждаться определенными количественными характеристиками. Такие характеристики позволяют производить сравнение различных полей между собой, и более глубоко изучать их свойства. Основной характеристикой является сила, действующая на электрозаряды в любой точке этого поля. Таким образом, электрическое поле - это такая величина, которая вполне поддается материальному измерению и изучению.

Еще древние греки знали, что янтарь потертый о мех получает способность притягивать к себе пух, волосы и другие легкие тела, но совсем не знали в чем сущность этого явления и чем оно может быть полезным для

человечества. Греческий философ Фалес Милетский в VI веке до нашей эры описал это явление, более 2000 лет оставалось не изученным. В XVI веке английский ученый Гилберт повторил опыты, описанные Фалес Милетский. На базе опытов он установил, что кроме янтаря, свойство притягивать легкие тела получают при трении алмаз, горный хрусталь, сера, смола... Тела, обладающие подобными свойствами стали называть наэлектризованными.

Слово «электричество» происходит от слова «электрон», что на греческом языке означает янтарь. А явление возникновения этих свойств в тел было названо электризацией. Доказательство электризации металлов трением впервые было дано русским физико В.В.Петровим. Оказалось, что наэлектризовать трением можно всякое тело не зависимо от того в каком оно состоянии: твердом, жидком или газообразном.

Дюфе в 1733 году обнаружил, что тела электризуются разнородными электриками: первый род появляется на стекле, драгоценных камнях, мехах, второй - на янтаре, смоле, шелка. Позже электричество, которая появляется на стекле, назвали положительной, а на янтаря - отрицательной.

Таким образом, всякое тело вмещает в себя богатое количество элементарных частиц вещества, имеющих электрический заряд: положительный (протоны) или отрицательный

(Электроны). Когда тело имеет одинаковое количество протонов и электронов, то говорят, что оно электрически нейтральное. В электрически заряженном теле преобладают те или другие заряды, и тогда говорят, что тело положительно или отрицательно заряженное.

Заряды (или электрически заряженные тела) взаимодействуют между собой на расстоянии разноименные заряженные частицы притягиваются друг к другу ("+ и -"), одноименные заряженные частицы отталкиваются друг от друга ("- и -" или "+ и +"). Это свойство зарядов назвали законом взаимодействия зарядов.

Таким образом, заряд - это свойство и степень наелектризованости тела. Электрический заряд обозначают - q, Кл (кулон). Электрический заряд электрона q = 1,6 × 10-19 Кл. То есть, при числе электронов 6,3 × 1018 q = 1 Кл и их называют единичным зарядом. Заряд размещается только на поверхности.

Электрическое поле - это материальная среда, которая окружает заряды, в котором заряды взаимодействуют между собой и которое невозможно почувствовать органами чувств.

Каждый заряд связан с окружающим его электрическим полем. Электрическое поле оказывает силовое действие на внесенное в него электрическое заряженное тело. Т.е. электрическое поле выполняет работу по отношению к внесенного тела, обладает энергией, которую называют электрической.

Электрическая энергия - это свойство электрического поля выполнять работу по отношению к внесенного в него электрически заряженного тела или частиц. Сказывается - W, Дж.

Все, что существует объективно во Вселенной, называется материей. Источником сведений о ней являются органы чувств человека. В настоящее время известно два вида материи: вещество и поле. Вещество - вид материи, состоящей из частиц, обладающих массой покоя (протона, нейтрона, электрона, атома, молекулы). Поле - вид материи, посредством которой происходит гравитационное, электромагнитное, ядерное взаимодействие.

Поле, посредством которого происходит электромагнитное взаимодействие, т. е. взаимодействие электрически заряженных частиц (тел), называется электромагнитным (см. рис. 42).

Электромагнитное поле, посредством которого взаимодействуют электрически заряженные частицы, называется электрическим полем (см. рис. 42, а).

Источником его являются заряженные частицы (тела). Электрическое поле обладает свойством действовать на наэлектризованное тело или частицу, находящиеся в нем. При этом характер его действия как на подвижный, так и на покоящийся заряд одинаков и заключается в притяжении или отталкивании. Взаимодействие неподвижных наэлектризованных тел происходит посредством электрического поля: тело А своим электрическим полем действует на тело В, а тело В своим электрическим полем - на тело А. Электрическое поле покоящихся зарядов называется электростатическим полем.

Электромагнитное поле, посредством которого взаимодействуют токи, магниты, ток и магнит, называется магнитным полем (см. рис. 42, б, в, г). Источником его являются движущийся электрический заряд (ток), магнит, изменяющееся электрическое поле. Магнитное поле действует только на движущиеся заряды (ток, магнит). Следовательно, движущийся электрический заряд помимо электрического имеет и магнитное поле.

Электрическое или магнитное проявление электромагнитного поля зависит от системы отсчета. Покажем это на таком примере. На рис. 44 экспериментатор равномерно и прямолинейно движется по лаборатории, перемещая заряженный металлический шар на изолирующей подставке. Какое поле создает заряд шара?

Так как заряд относительно экспериментатора неподвижен (тот движется вместе с зарядом), то экспериментатор обнаружит лишь электрическое поле, создаваемое шаром. Экспериментатор, сидящий за столом (см. рис. 44), с этим не согласится и скажет, что, поскольку заряд движется, он - ток; заряд создает кроме электрического еще и магнитное поле.

Какое же поле в действительности создает заряженный шар? Только электрическое или электрическое и магнитное вместе? Ответ на этот вопрос зависит от выбора системы отсчета. Если производить измерения в системе координат, движущихся вместе с зарядом, т. е. с помощью приборов экспериментатора, изображенного на рис. 44, то эти приборы зарегистрируют только присутствие электрического поля. Приборы экспериментатора, изображенного на рис. 44, зарегистрируют и электрическое, и магнитное поля. Следовательно, разделение*электромагнитного поля на электрическое и магнитное относительно и зависит от системы отсчета. Человек не обладает органами чувств для непосредственного обнаружения электрического и магнитного полей.

Между веществом и полем имеется общее, например они обладают массой и энергией, их частицы могут взаимопревращаться. В том, что электромагнитному полю присуща энергия, нас убеждает нагревание тел светом, возникновение в антенне под действием радиоволн электрического тока. Искривление луча света при его прохождении вблизи звезды доказывает, что электромагнитное поле обладает массой.

Между веществом и полем имеются и различия. Например, вещество обладает структурностью (состоит из молекул, атомов, электронов, протонов); для поля она не обнаружена, т. е. для частиц поля (фотона, гравитона) не выявлены частицы, из которых состоят сами частицы поля. Частицы вещества могут иметь любую скорость, но меньшую, чем скорость света в вакууме, частицы поля (фотон, гравитон) движутся только со скоростью света. В одном и том же месте пространства (объема) не может находиться одновременно несколько вещественных тел, но возможно существование сразу нескольких полей, причем они не влияют друг на друга. После порождения веществом поле может существовать самостоятельно, а вещество, его структурность не может быть без поля. Благодаря действию полей частицы образуют атомы, молекулы, тела.

На существование электромагнитного поля впервые указал Фарадей, Максвелл теоретически открыл общие законы электромагнитного поля (уравнения Максвелла). Впервые экспериментально обнаружил и изучил некоторые свойства этого поля Герц.

Электрическое поле это некий вид материи обладающий электрической энергией. Эта энергия проявляется в виде сил электрического характера, которые действуют на заряженные тела и проводники, находящиеся в зоне его действия. При этом в отсутствии других зарядов или проводящих тел его действие невидно.

Для того чтобы объяснить сущность взаимодействия заряженных тел между собой нужно предположить что вокруг них существует некая среда посредством которой и взаимодействуют эти тела. Поскольку электрические заряды не могут взаимодействовать между собой непосредственно. Но при этом наблюдается действие тел друг на друга в отсутствии, каких либо механических сил. Этой средой и является электрическое поле.

Так как же его обнаружить. Для этого необходимо поместить в него пробный электрический заряд. Поскольку основной характеристикой электрического поля является то, что оно способно оказывать силовое воздействие на заряды как движущиеся, так и неподвижные. А также способно наводить заряды на поверхности незаряженных проводящих объектов.

Следовательно, при помещении пробного заряда в поле оно начнет с ним взаимодействовать тем или иным образом. И наблюдая за этим действием, и можно будет сказать о наличии или отсутствии электрического поля. Пробный заряд должен обладать минимальной величиной, чтобы не вносить искажение в исследуемое поле посредствам перераспределения зарядов вызвавших его.

Электрическое поле может быть создано как неподвижными зарядами, так и движущимися. Если оно создано неподвижными зарядами и при этом величина заряда неизменна, то такое поле называется стационарным или электростатическим. Если же оно создается движущимися зарядами, то называется динамическим.

Еще одной характеристикой является направление, в котором электрическое поле действует. Принято, что оно направлено от положительного заряда к отрицательному. При отсутствии отрицательного заряда поле направлено на бесконечность.

Количественной характеристикой электрического поля является напряжённость. Это отношение силы поля которое действует на пробный заряд помещённый в это поле к величине этого заряда.

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ (электростатическое поле), область вокруг электрического заряда, в которой на каждую заряженную частицу действует некоторая сила. Объект с противоположным зарядом испытывает силу притяжения. Объект, имеющий такой же заряд, как и окружающее его поле, испытывает отталкивающее воздействие. Сила поля относительно единичного заряда на расстоянии r от заряда Q равна: Q/4pr 2 e, где e - диэлектрическая проницаемость среды, окружающей заряд. Переменное магнитное поле также может создать электрическое поле. см. также ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ .

Научно-технический энциклопедический словарь .

Смотреть что такое "ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ" в других словарях:

Частная форма проявления (наряду с магн. полем) электромагнитного поля, определяющая действие на электрич. заряд (со стороны поля) силы, не зависящей от скорости движения заряда. Представление об Э. п. было введено М. Фарадеем в 30 х гг. 19 в.… … Физическая энциклопедия

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ, одна из форм электромагнитного поля. Создается электрическими зарядами или переменным магнитным полем. Характеризуется напряженностью электрического поля (или электрической индукцией). Напряженность электрического поля у… … Современная энциклопедия

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ - (14, а) … Большая политехническая энциклопедия

Частная форма проявления электромагнитного поля; создается электрическими зарядами или переменным магнитным полем и характеризуется напряженностью электрического поля … Большой Энциклопедический словарь

Электрическое поле - одна из двух сторон электромагнитного поля, характеризующаяся воздействием на электрически заряженную частицу с силой, пропорциональной заряду этой частицы и не зависящей от ее скорости... Источник: ЭЛЕКТРОТЕХНИКА. ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСНОВНЫХ … Официальная терминология

электрическое поле - Одна из двух сторон электромагнитного поля, характеризующаяся воздействием на электрически заряженную частицу с силой, пропорциональной заряду этой частицы и не зависящей от ее скорости. [ГОСТ Р 52002 2003] EN electric field constituent of an… … Справочник технического переводчика

Классическая электродинамика … Википедия

электрическое поле - 06.01.07 электрическое поле [ electric field]: Составляющая электромагнитного поля, которая характеризуется векторами напряженности электрического поля Е и электрической индукции D. Примечание Во французском языке термин «champ electrique»… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Электрическое поле - Демонстрация поля электростатического заряда. ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ, одна из форм электромагнитного поля. Создается электрическими зарядами или переменным магнитным полем. Характеризуется напряженностью электрического поля (или электрической… … Иллюстрированный энциклопедический словарь

Частная форма проявления электромагнитного поля; создаётся электрическими зарядами или переменным магнитным полем и характеризуется напряжённостью электрического поля. * * * ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ, частная форма проявления… … Энциклопедический словарь

Книги

• Теоретические основы электротехники. Электромагнитное поле , Л. А. Бессонов. Рассмотрены традиционные и появившиеся за последние годы новые вопросы теории и методы расчета физических процессов в электрических, магнитных и электромагнитных полях, предусмотренные…
• Классификация и структура полей Гравитационное поле Электромагнитное поле Магнитное поле Электрическое поле Электростатическое поле Импульсное поле Кулоновское поле Ядерное поле теория абсолютности , Гуревич Г., Каневский С.. В книге"Классификация и структура полей"дана классификация полей окружающего нас мира, основанная на взаимосвязи внутренней структуры полей макромира и микромира.. Рождение, жизнь и смерть…