Напряженность электрического поля: определение, формула и силовые линии – знать, что это такое

Какая сила (F) действует под действием электрического поля (E), равного 7,2 × 10^5 Н/Кл, на точечный заряд -0,250 мкКл (микропузырек)?

Напряженность электрического поля

Напряженность электрического поля в данной точке пространства – это физическая величина, равная отношению силы, действующей на образцовый заряд, помещенный в данную точку поля, к величине этого заряда. Напряженность поля является векторной величиной.

Формула для напряженности электрического поля E = F/Q

E = F/Q
Где:
E – напряженность электрического поля
F – сила, действующая на положительный точечный заряд
Q – сила, действующая на положительный точечный заряд

Сила (F) измеряется в ньютонах (N), заряд (Q) измеряется в кулонах (Cl), а напряженность электрического поля (E) измеряется

  • либо в Ньютонах на кулон (Н/Кл),
  • или в вольтах на метр (В/м).

Пример:

С какой силой (F) электрическое поле (E), равное 7,2 × 10^5 Н/Кл, действует на точечный заряд -0,250 мкКл (микропузырек)?

Формула такова: E = F/Q или F = Q × E

Q = -0,250 µCL = – 0,250 ×10^(-6) Cl (отрицательный)

F = (0,250 ×10^(-6) Cl) × (7,2 × 10^5 Н/Кл) = 0,180 Н

Эта сила противоположна направлению поля, так как Q отрицательна.

Электростатический фон часто появляется возле экрана телевизора при включении или выключении устройства. Это поле можно почувствовать в виде поднявшихся волос на теле. Согласно экспериментам, избыточный потенциал, полученный проводником извне, концентрируется на поверхности объекта. Движение заряженных частиц к внешней оболочке свидетельствует о возникновении электростатического поля внутри проводника, которое дает импульс для переноса заряда.

Напряженность электрического поля дома

Электрическое поле.

Для создания поля сначала создается электрический потенциал. Любой диэлектрик натирается, например, шерстью, волосами, пластмассовой ручкой или эбонитовой палочкой. На поверхности объекта создается потенциал, а вокруг него – электрическое поле. Заряженное перо притягивает маленькие кусочки бумаги. При правильном выборе материала и размера объекта в темноте можно наблюдать небольшие искры, возникающие из-за электрического разряда.

Электростатический фон часто появляется возле экрана телевизора, когда устройство включается или выключается. Это поле можно ощутить в виде поднявшихся волос на теле. Согласно экспериментам, избыточный потенциал, полученный проводником извне, концентрируется на поверхности объекта. Движение заряженных частиц к внешней оболочке указывает на образование электростатического поля внутри проводника, что приводит к возникновению импульса переноса.

Существует заблуждение, что электрический фон в заряженном теле исчезает после того, как смещение электронов завершено и поле действует в течение некоторого времени. Если бы эта точка зрения была верна, избыточный потенциал мог бы находиться в равновесии и способствовать неупорядоченному и хаотичному движению частиц. Такое явление никогда не наблюдается в проводниках и заряженных телах.

В отечественных условиях

Влияние полей на заряды

В действии полей предполагается, что полная сила содержит магнитную и электрическую составляющие. Это выражается так называемой формулой силы Лоренца:

Каждый элемент в этом определении напряженности электрического поля имеет свое значение, без них формула не точна:

  1. Q – обозначение заряда.
  2. V – скорость.
  3. B – вектор относительно магнитной индукции. Это фундаментальная характеристика, присущая магнитному пространству. Без этого его невозможно измерить.

Косой крест используется для обозначения векторного произведения. Единицей измерения для формулы является СИ. Заряды также становятся частью общей системы.

Специальное подразделение

Новые значения являются более общими по сравнению с формулой, описанной ранее. Это происходит потому, что на частицу действуют силы.

Примечание. Предполагается, что частица в данном случае является точкой. Однако с помощью этой формулы легко определить воздействие на орган независимо от его фактической формы. В этом случае распределение зарядов и токов внутри не имеет значения. Самое главное – уметь вычислять E и B, чтобы правильно применить формулу. Тогда также легче определить напряженность поля, формулы с другими числами.

Заряженный мяч

Электрическое поле. Интенсивность. Принцип суперпозиции

Электрическое поле. Напряженность электрического поля. Линии электрического поля (силовые линии электрического поля). Однородное электрическое поле. Напряженность электростатического поля точечного заряда. Принцип суперпозиции полей. Теорема Гаусса. Электростатическое поле равномерно заряженной плоскости, сферы и шара.

Электрическое поле – это векторное поле, которое существует вокруг тел или частиц, имеющих электрический заряд, и которое также возникает при изменении магнитного поля.

Напряженность электрического поля – это отношение вектора силы ∆ с которой поле действует на пробный заряд), к самому пробному заряду с учетом его знака.

Единица измерения: ΔТекст<в>/Текст<м>]∆ (вольт на метр).

всегда начинаются с положительных зарядов и заканчиваются отрицательными.

– Это поле в области пространства. если вектор напряженности поля одинаков в каждой точке области.

Если электрический заряд (q) равномерно распределен по поверхности (S), то плотность поверхностного заряда (сигма) постоянна и равна

Напряженность электростатического поля точечного заряда Q в точке A, расположенной на расстоянии ≥ r от заряда Q, определяется по формуле:

Принцип суперпозиции полей

Пусть заряды q_1, q_2, q_3. , q_n) индивидуально создают в данной точке поле ¯(¯vec¯vec) , ¯(¯vec_2) . ¯(vec_n) . Тогда система этих зарядов образует поле ∆vec¯ ¯ ¯ ¯ ), равная векторной сумме интенсивностей полей отдельных зарядов.

Давайте разберемся в принципе суперпозиции на примере электрического поля. Это позволяет нам найти напряженность двух точечных зарядов в каждой точке поля (A) . Давайте посмотрим на этот рисунок:

Здесь видно, что для нахождения направления результирующего вектора (A), добавьте вектор Δvec) и Δvec) в соответствии с правилом параллелограмма. Это и есть принцип суперпозиции.

Поток вектора электростатического поля ∆vec) на любой замкнутой поверхности равна алгебраической сумме зарядов внутри этой поверхности, деленной на электрическую постоянную ∆varepsilon_0 .

Заряженная плоскость

Электрическое поле однородно, т.е. его напряженность одинакова на любом расстоянии от плоскости, а линии напряженности параллельны. Из теоремы Гаусса:

Заряженная сфера

Рассмотрим электрическое поле равномерно заряженной сферы. Поток напряженности через любую замкнутую поверхность внутри сферы равен нулю, потому что на этой поверхности нет заряда. Из этого следует, что интенсивность внутри сферы равна нулю.

Определим сферическую поверхность радиуса (r>R) . Пусть его заряд равен . Из теоремы Гаусса:

Заряженная сфера

Рассмотрим электрическое поле равномерно заряженной сферы. Напомним, что объем сферы равен ¯(V=dfrac<4><3>pi R^3) . Тогда его заряд (q= q=dfrac<4><3>pi R^3) . Напряженность поля вне сферы (r>R) может быть найдена так же, как и вне сферы:

Чтобы найти напряженность поля внутри сферы, применим теорему Гаусса для сферической поверхности радиуса (r

Где S – площадь поверхности некоторой части плоскости, – модуль заряда этой части (рис. 105.2).

Физика. 10 класс

Для изучения свойств электростатического поля удобно использовать характеристику поля, которая не зависит от пробного заряда и позволяет определить силу, действующую на заряд со стороны поля в любой точке поля. Для гравитационного поля гравитационное ускорение – это характеристика, которая не зависит от массы тела. Какая физическая величина является характеристикой электростатического поля?

Напряженность электростатического поля. Предположим, что электростатическое поле создается в вакууме точечным зарядом Q > 0. Если в некоторой точке поля имеется пример положительного заряда q0на него действует кулоновская сила отталкивания, модуль которой равен .

Эта сила не может служить характеристикой поля, так как ее модуль пропорционален величине заряда образца q0. Однако, отношение модуля силы, через который электростатическое поле точечного заряда Q действует по судебному обвинению q0не зависит от величины заряда образца:

Q и поэтому может служить характеристикой поля.

Эта характеристика называется напряженность электростатического поля и обозначается через . Напряженность поля описывает силовое воздействие поля на внесенные в него заряды.

Напряженность электростатического поля – это физическая векторная величина, равная отношению силы, которую поле оказывает на пробный заряд, к величине этого заряда:

Принимая во внимание выражения (19.1) и (19.2), можно определить модуль электростатического поля, создаваемого точечным зарядом Qв точке, расположенной на расстоянии r из него:

Таким образом, модуль напряженности поля, создаваемого в вакууме точечным зарядом, прямо пропорционален модулю этого заряда и обратно пропорционален квадрату расстояния между зарядом и точкой, в которой определяется значение напряженности.

Если заряд Q находится в однородной среде с диэлектрической проницаемостью ε , модуль напряженности поля .

Из этого выражения следует, что единицей СИ напряженности электростатического поля является ньютон на кулон. В системе СИ для этой единицы обычно используется другое название – вольт на метр.

Зная напряженность поля, можно определить силу, действующую на любой точечный заряд в любой точке поля:

Напряженность поля, как и сила, является векторной величиной. Направление напряженности поля совпадает с направлением силы, действующей на положительный электрический заряд. Напряженность поля в любой точке точечного заряда направлена вдоль линии, соединяющей эту точку с точечным зарядом, создающим поле. Напряженность поля, создаваемого положительным точечным зарядом Q > 0, направлена в сторону от заряда, а напряженность поля, создаваемого отрицательным точечным зарядом Q < 0, направлена в сторону заряда (рис. 104).

1. Как будет выглядеть модуль напряженности в определенной точке поля, создаваемого точечным зарядом Qесли: a) расстояние r от точки к точке удваивается; b) заряд Q удваивается, а расстояние r от заряда до этой точки уменьшилось вдвое?

2. Каково направление в точке А какова напряженность поля, создаваемого неподвижным точечным зарядом (рис. 105)? Каков модуль напряженности поля в этой точке?

Модуль напряженности поля одинокой проводящей сферы радиуса R, чей заряд Q (рис. 105.1), в точках на его поверхности r = R и на внешней стороне сферы на расстоянии r > R от его центра определяется по формуле . В точках внутри проводящей сферы r < R напряженность поля равна нулю, если внутри этой сферы нет электрического заряда.

Электростатическое поле, создаваемое равномерно заряженной бесконечной плоскостью, одинаково во всех точках полупространства по обе стороны от плоскости (включая ), а его модуль

где S – поле некоторой области плоскости, модуль заряда этой области (рис. 105.2).

Интересно узнать

Помимо гравитационного поля, Земля обладает электрическим и магнитным полями. Модуль электрического поля на поверхности Земли составляет в среднем . Электрическое поле Земли изменяется со временем. Избыточный отрицательный электрический заряд Земли колеблется в пределах -6 – 10 5 Кл.

Что такое потенциал электрического поля и как его измеряют?

Что такое “интенсивность электрического поля?”

Напряженность электрического поля – силовая характеристика электрического поля, векторная физическая величина, характеризующая электрическое поле в данной точке, численно равная отношению силы о силе, действующей на пример заряда, помещенного в данную точку поля, и величине этого заряда q:

.

Какие единицы измерения напряженности электрического поля вы знаете?

В системе СИ – в ньютонах на кулон или в вольтах на метр (В/м или V/m).

Что такое потенциал электрического поля и как его измеряют?

Потенциал электрического поля – это энергетическая характеристика электрического поля; скалярная величина, равная отношению потенциальной энергии заряда в поле к величине этого заряда. В системе СИ потенциал электрического поля измеряется в вольтах.

Читайте далее:
Сохранить статью?