Форма материи, с помощью которой происходит взаимодействие электрически заряженных частиц, называется электрическим полем.
Такое понятие, как «электрическое поле» нужно для того, чтобы объяснить взаимодействие электрических зарядов, конкретно для того, чтобы узнать, почему же возникают силы, действующие на заряды, и как эти силы передаются от одного заряда к другому?
Известный английский физик Майкл Фарадей ввел понятия магнитного и электрического полей. Как считал Фарадей, электрические заряды друг на друга непосредственно не действуют. Каждый заряд в пространстве вокруг себя создает электрическое поле.
Пространство вокруг наэлектризованного тела не такое, как пространство, которое находится вокруг ненаэлектризованных тел. Другими словами, с любым зарядом должно быть связано электрическое поле, действующее непосредственно с определенной силой на остальные заряды. Электрическое поле материально. Оно обнаруживается по воздействию на заряженные тела. Это можно подтвердить следующим опытом.
Пробуем заряженной палочкой коснуться гильзы, подвешенной на нити, которая изготовлена из металлической фольги, и увидим, что она отталкивается.
Электрическое поле палочки действует на гильзу с большей силой, если она будет ближе к ней.
Таким образом, можем сказать, что действие поля будет сильнее вблизи заряженных тел, а в случае удаления от них поле ослабевает. Пробный заряд, находящийся на шарике маленького размера, помогает при исследовании электрического поля.
Электрическое поле действует неодинаково на различные вещества и зависит от их внутреннего строения. По этому действию все вещества можно разделить на:
·проводники электрического тока;
·полупроводники;
·изоляторы или диэлектрики.
Электрический ток – это направленное движение заряженных частиц.
Он образуется под действием электрического поля, именно этим характеризуются проводники. Это происходит благодаря тому, что в проводниках есть свободные заряды.
Проводники условно можно разделить на два рода:
1.проводники первого рода (металлы, в которых есть свободные электроны);
2.проводники второго рода (растворы электролитов, где свободными зарядами будут положительно заряженные ионы, их называют катионами и отрицательно заряженные ионы – анионы).src="/uploads/synopsis_content/231ba75c4682c3118f23db90f93a340cdfee5245d7d62bb80ca7e0/image004.jpg" alt="" width="605" height="268" border="0" />
При обычной температуре полупроводники имеют мало свободных зарядов.
Когда электроны в полупроводниках становятся свободными, на их месте образуется дырка – это избыток положительного заряда. Именно из-за этого носителями заряда в полупроводниках будут электроны и дырки.
В диэлектриках не существует свободных носителей зарядов, из этого следует, что под действием электрического поля в них не возникает электрического тока, но при этом возникает явление, которое называется поляризацией диэлектрика(приобретение диэлектриком полярности за счёт разделения в нём положительных и отрицательных зарядов под действием электрического поля).
Теория близкодействия получила свое подтверждение в физике после введения такого понятия, как поле. Важнейшим ее отличием от теории дальнодействия считается идея о существовании такого процесса в пространстве между взаимодействующими телами, который длится конечное время.
В работах английского физика Дж. К. Максвелла эта идея получила свое подтверждение.
Он доказал на теории, что электромагнитные взаимодействия распространяются в пространстве с конечной скоростью – с, которая будет равна скорости света в вакууме (300 000 км/с). Изобретение радио стало экспериментальным доказательством данной теории. В пространстве, окружающем неподвижный заряд, возникает электрическое поле так же, как и около движущихся зарядов (токов или постоянных магнитов) возникает магнитное поле.
Превращаться друг в друга могут электрические и магнитные поля, таким образом, получается одно электромагнитное поле. Как электрическое, так и магнитное поле являются только отдельным случаем одного электромагнитного поля. Переменные электрические и магнитные поля могут существовать без зарядов и токов, их породивших. Электромагнитное поле переносит некоторую энергию, массу, импульс. Следовательно, электромагнитное поле можно назвать физической сущностью, которая обладает некими физическими свойствами. Электростатическим называют электрическое поле неподвижных зарядов. Оно не меняется со временем, также неразрывно связано с зарядами, его породившими, и существует в пространстве, которое их окружает.
При наложении полей от нескольких точечных зарядов образуется электростатическое поле, напряженность которого в любой его точке равна геометрической сумме напряженностей от каждого из составляющих полей.
Свойство Е = Е1+Е2+Е3+… называется принципом суперпозиции полей.
Напряженностью электростатического поля называют отношение силы, которая действует на пробный заряд, к его величине, она не зависит от величины пробного заряда.
E =
Напряжённость электрического поля в Международной системе единиц (СИ) измеряется в вольтах на метр [В/м] или в ньютонах на кулон [Н/Кл].
Напряженность можно назвать силовой характеристикой электрического поля. Направление напряженности и направление силы Кулона совпадают.
Для лучшего понимания электростатическое поле показывают непрерывными линиями напряженности.
Силовые линии электростатического поля – это линии, касательные к которым в каждой точке поля совпадают с направлением напряженности поля в этой точке.
Число линий напряженности, приходящихся на единицу площади, с удалением от заряда уменьшается, также уменьшается и сила, действующая на пробный заряд. Этот вывод находится в полном соответствии с результатами эксперимента, приведенными выше.
Итак, природа электрического поля состоит в следующем:
1. Электрическое поле материально, оно существует независимо от нашего сознания.
2. Главным свойством электрического поля является действие его на электрические заряды с некоторой силой. По этому действию устанавливается факт его существования. Действие поля на единичный заряд – напряженность поля – является одной из его основных характеристик, по которой изучается распределение поля в пространстве.
3. Главное свойство электрического поля – действие на электрические заряды с некоторой силой.
4. Электростатическое поле неподвижных зарядов не меняется совершенно и неразрывно связано с зарядами, которые его образуют.
5. Вектор Е̄̄̄̄̄̄̄ совпадает с направлением силы, действующей на положительный заряд.
Подпишись и будь
в курсе новых событий и новостей!