ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ

Основные сведения об электромагнитном поле

Электромагнитное поле является одним из видов материи. Как и вещество, оно обладает массой, энергией, количеством движения и моментом количества движения, т. е. свойствами материи, которые подчиняются основным законам физики.

Электромагнитное поле - особый вид материи, который отличается непрерывным распределением в пространстве и обладает дискретностью структуры (фотоны), характеризуется способностью распространяться в вакууме со скоростью, близкой к скорости света, оказывает на заряженные частицы силовое воздействие, зависящее от их скорости и величины заряда.

Электромагнитное поле имеет две взаимосвязанные стороны -электрическое поле и магнитное поле.

Электрическое поле обусловлено электрическими зарядами и изменением магнитного поля, оказывает воздействие, в том числе на неподвижные заряженные частицы и тела, с силой, пропорциональной их заряду, и не зависит от их скорости.

Магнитное поле обусловлено движущимися электрическими зарядами и изменением электрического поля, оказывает воздействие на движущиеся заряженные тела и частицы с силой, пропорциональной их заряду и скорости движения.

Если электромагнитное поле неизменно во времени, то обе его стороны (электрическое поле и магнитное поле) могут рассматриваться отдельно друг от друга.

Электростатическое поле. Закон Кулона

Электрическое поле (далее - поле) неподвижных заряженных тел при отсутствии в них электрических токов называют электростатическим. Примером электростатического поля является поле между электродами заряженного конденсатора.

Заряды неподвижных тел образуются совокупностью зарядов элементарных частиц, движущихся хаотически. Каждая такая частица окружена электромагнитным полем. Однако вследствие хаотического движения их результирующее магнитное поле даже в непосредственной близости от поверхности тела практически отсутствует. Электрические же поля частиц при избытке на теле частиц с зарядами того или иного знака суммируются и обнаруживаются в окружающем тело пространстве.

В основу определения электрического поля положено его механическое проявление. Оно описывается законом Кулона.

Два точечных заряда q и в вакууме взаимодействуют друг с другом с силой F, прямо пропорциональной произведению зарядов и #2 и обратно пропорциональной квадрату расстояния R между ними:

ал) 4л?07?2

где Д) - единичный вектор, направленный по линии, соединяющей заряды (рис. 1.1);

є0 - электрическая постоянная или диэлектрическая проницаемость вакуума (воздуха), є0 = 8,85 • 10-12 Ф/м.

Заряды с одинаковыми знаками отталкиваются, а с противоположными притягиваются.

Е

Рис. 1.1. Сила, действующая на заряд q2 со стороны заряда q при одинаковых знаках зарядов

Под точечными зарядами понимают следующее: линейные размеры тел, на которых расположены взаимодействующие заряды, много меньше расстояния между телами.

Если заряженные тела находятся не в вакууме, а в однородной, изотропной, т. е. обладающей одинаковыми свойствами во всех направлениях, непроводящей среде, то сила взаимодействия F меньше в ?г раз.

Безразмерная величина єг называется относительной диэлектрической проницаемостью среды, в которой находятся заряженные тела.

В СИ заряд измеряется в кулонах (Кл), расстояние - в метрах (м), а сила - в ньютонах (Н).

Пример 1.1. Определить, с какой силой взаимодействуют два точечных электрических заряда q = 0,8 • 10-6 Кл и qz = 3,2 • 10“6 Кл, расположенных в минеральном масле на расстоянии R = 20 см. Относительная диэлектрическая проницаемость минерального масла &г = 2,2.

Решение. Для решения используем уравнение (1.1), подставив в него численные значения величин и значение є,- минерального масла:

F = = 0,8-Ю-.3 2.10- н

4лєоєг7?2 4-3,14-8,85-1СГ12 -2,2-0,22

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >