Мы объясним, что такое электрическое поле, историю его открытия, как измеряется его напряженность и его формулу
Электрическое поле – это область пространства, измененная электрическим зарядом
Что такое электрическое поле?
Электрическое поле – это физическое поле или область пространства, которая взаимодействует с электрическими зарядами или заряженными телами посредством электрической силы. Его представление с помощью модели описывает, как различные тела и системы электрической природы взаимодействуют с ним
Говоря физическим языком, это векторное поле, в котором данный электрический заряд (q) подвергается воздействию электрической силы (F)
Эти электрические поля могут возникать либо из-за наличия электрических зарядов, либо из-за изменяющихся магнитных полей, как показали эксперименты британских ученых Мишеля Фарадея и Джеймса С. Максвелл
По этой причине электрические поля в современных физических представлениях рассматриваются вместе с магнитными полями, образуя электромагнитные поля
Таким образом, электрическое поле – это та область пространства, которая изменена присутствием электрического заряда. Если этот заряд положительный, он создает линии электрического поля, которые ‘рождаются’ в заряде и распространяются наружу в радиальном направлении. С другой стороны, если заряд отрицательный, то линии поля ‘умирают’ в заряде. Если заряд приблизить к области пространства, где существует электрическое поле, то он будет испытывать электрическую силу с направлением и чувством
История электрического поля
Концепция электрического поля была впервые предложена Мишелем Фарадеем , возникшая из необходимости объяснить действие электрических сил на расстоянии. Это явление стало ключом к его демонстрации электромагнитной индукции в 1831 году, которая доказала связь между магнетизмом электричеством
Более поздний вклад в электрическое поле внес Джеймс Максвелл, чьи уравнения описывали многочисленные аспекты электрической динамики этих полей, особенно в его ‘Динамической теории электромагнитного поля’ (1865)
Единицы измерения электрического поля
Электрические поля не поддаются прямому измерению с помощью какого-либо прибора. Но можно наблюдать их воздействие на заряд в их окрестности, т.е. можно измерить силу , действующую на заряд (интенсивность). Для этой цели используется ньютон/кулон (Н/К)
Формула электрического поля
Уравнение, связывающее электрическое поле E с силой, которую оно оказывает на заряд q, дается следующим уравнением:
F = qE
Где F – электрическая сила , действующая на электрический заряд q , внесенный в поле с напряженностью E . Обратите внимание, что и F, и E – векторные величины, имеющие направление и направленность
Отсюда можно продвинуться математически, применив закон Кулона, получив, что E = F/q = 1/4πϵ0 = (qi/r2).ȓi, где ȓi – единичные векторы, отмечающие направление прямой линии, соединяющей каждый заряд qi с каждым зарядом q
Напряженность электрического поля
Положительный электрический заряд создает электрическое поле наружу, а отрицательный – внутрь.
Напряженность электрического поля – это векторная величина, представляющая электрическую силу F, действующую на данный заряд в точной величине Ньютон/Кулон (Н/К). Эту величину часто называют просто электрическим полем, потому что само поле нельзя измерить, только его влияние на данный заряд
Для его расчета используется формула F = q.E с учетом того, что если заряд положительный (q > 0), то электрическая сила будет иметь тот же знак, что и поле, и q будет двигаться в том же направлении; если же заряд отрицательный (q < 0), то будет наоборот
Пример электрического поля
Простым примером расчета напряженности электрического поля является:
Если внести электрический заряд 5×10-6 C в электрическое поле, действующее с силой 0,04 Н, то с какой напряженностью действует это поле?
Применяя формулу E = F/q, получаем, что E = 0,04 Н / 5×10-6 C = 8 000 Н/C
Добавить комментарий