Электростатическое поле. Напряженность электростатического поля. Принцип суперпозиции. Расчет электрических полей из принципа суперпозиции

Если в пространство, окружающее любой электрический заряд внести другой заряд, то на него будет действовать кулоновская сила, т.е. в пространстве окружающем любой заряд существует силовое поле. Согласно современным представлениям наряду с веществом существуют особые формы существования материи посредством которой осуществляются взаимодействия различной природы между макротелами и микрочастицами. В случае взаимодействия зарядов говорят об электрическом поле.

Электрическое взаимодействие зарядов осуществляется через посредство электрического поля. Каждый заряд создает в окружающем пространстве электрическое поле и оно действует на другие заряды.

Электрическое поле – это

- особая форма существования материи посредством которой осуществляется взаимодействие между заряженными телами;

- объективная реальность, существующая вне наших знаний о ней;

- создаются поля заряженными телами;

- обнаружить поле или исследовать поле можно по действию на заряженные тела.

В этом разделе физики рассматривают только поля, создаваемые неподвижными зарядами – электростатические поля.

Электрические поля обнаруживают и исследуют с помощью электрического заряда, который называют «пробным зарядом». Для того, чтобы «пробный заряд» как можно меньше искажал исследуемое поле, он должен быть точечным и достаточно малым по модулю. «Пробный заряд» должен быть «положительным»( так договорились).

Из опыта следует, что сила, действующая на пробный заряд, помещенный в данную точку поля, зависит и от свойств поля в данной точке и от величины пробного заряда. Если же найти отношение силы, действующей на пробный заряд к величине этого пробного заряда, то это отношение зависит только от свойств поля в рассматриваемой точке и может служить характеристикой поля в этой точке.

Напряженность электрического поля в данной точке – это векторная физическая величина, являющаяся силовой характеристикой поля и равная силе, с которой поле действовало бы на единичный положительный точечный заряд, помещенный в данную точку поля:

.

Напряженность характеризует поле в каждой точке независимо от того, есть в этой точке пробный заряд или нет.

Поле называется однородным, если напряженность поля во всех его точках одинакова и по модулю и по направлению.

Формулу для вычисления напряженности поля, создаваемого точечным зарядом можно получить, используя закон Кулона. Запишем закон Кулона в векторном виде для взаимодействия заряда q, создающего поле, и пробного заряда q⁺: ,

где - радиус – вектор. Проведенный от заряда в точку. Где находится пробный заряд. Тогда по определению напряженности электрического поля получаем

.

Из этой формулы видно, что вектор напряженности поля , создаваемого зарядом q в каждой точке поля направлен по радиальной линии от заряда q , если заряд, создающий поле, положительный, и к заряду q , если этот заряд отрицательный ( см. рис.).