|
Меню сайта
Статистика
|
Электрическое полеЭлектрическое полеЕсли размеры наэлектризованных тел по сравнению с расстоянием между ними малы, то величина силы, с которой они взаимодействуют, определяется законом Кулона. Трудность, как и в решении проблемы взаимодействия намагниченных тел, была связана с пониманием, как действуют заряды. И в этом случае одержала верх «теория близкодействия»: каждый из электрических зарядов возбуждает вокруг себя электрическое поле, которое оказывает действие на другой заряд. Силовая характеристика электрического поля — напряженность. Она определяется силой, действующей на единичный положительный заряд в каждой точке поля:
В Международной системе единиц (т. е. в системе СИ) сила F измеряется единицей н (ньютон), а заряд q — единицей k (кулон). У единиц напряженности электрического поля нет специального названия, она измеряется единицей н/k. Напряженность поля удобнее измерять единицей в/м, которая выводится из уравнений н•м=дж и дж=k•в.
Электрическое поле удобно изображать графически с помощью силовых линий; касательные, нанесенные в каждой точке этих силовых линий, определят направление вектора напряженности поля. Теперь обратимся к электрическим явлениям. Для них основной закон — закон Кулона. Он определяет взаимодействие точечных зарядов в вакууме:
где k — коэффициент, зависящий от выбора единиц для измерения зарядов q1 и q, расстояния между ними r и силы F, приложенной к каждому заряду. При измерении этих величин в единицах Международной системы, т. е. зарядов в кулонах (а•сек), расстояния в метрах и силы в ньютонах, коэффициент k будет равен 9•109, а формула приобретет следующий вид:
Введем в нее коэффициент 4π так же, как это было сделано в формуле закона Ампера:
Заменив
обозначением ε0, получим закон Кулона в рационализированой форме:
где
Эта величина называется электрической постоянной вакуума. Если же поместить заряды в диэлектрик, т. е. в среду, которая влияет на силу взаимодействия, величина силы изменится и придется учитывать относительную диэлектрическую проницаемость среды ε:
Рассматривая взаимодействие зарядов с точки зрения теории близкодействия (q1 образует поле, a q испытывает его действие), находим напряженность электрического поля для точечного заряда:
и находим силу, действующую на заряд в любой точке поля:
 Чтобы упростить вычисление силовой характеристики поля (Е), Максвелл ввел новую характеристику — D: электрическое смещение:  В Международной системе для D нет специального названия. Электрическое смещение измеряется единицей  Таким образом, электрическое смещение можно рассматривать как характеристику образования электрического поля в среде, когда заряды, связанные в атомах и молекулах вещества, смещаются. Мера этого процесса — заряд, сместившийся через единицу поверхности. Таким образом, в основные законы были введены две постоянные, характеризующие вакуум,— электрическая ε0 и магнитная µ0. При этом само понятие вакуума обогатилось новым содержанием, которое расширяет наше представление об отвлеченном безвоздушном пространстве.
|
ПОИСК
Block title
|
