8.1.2. Электрическое поле

По современным представлениям, электрические заряды не действуют друг на друга непосредственно. Каждое заряженное тело создает в окружающем пространстве электрическое поле. Это поле оказывает силовое действие на другие заряженные тела. Главное свойство электрического поля – действие на электрические заряды с некоторой силой. Таким образом, взаимодействие заряженных тел осуществляется не непосредственным их воздействием друг на друга, а через электрические поля, окружающие заряженные тела.

Электрическое поле, окружающее заряженное тело, можно исследовать с помощью так называемого пробного заряда – небольшого по величине точечного заряда, который не производит заметного перераспределения исследуемых зарядов.

Для количественного определения электрического поля вводится силовая характеристика – напряженность электрического поля.

Напряженностью электрического поля называют физическую величину, равную отношению силы, с которой поле действует на положительный пробный заряд, помещенный в данную точку пространства, к величине этого заряда:

Напряженность электрического поля – векторная физическая величина. Направление вектора в каждой точке пространства совпадает с направлением силы, действующей на положительный пробный заряд.

Электрическое поле неподвижных и не меняющихся со временем зарядов называется электростатическим. Во многих случаях для краткости это поле обозначают общим термином – электрическое поле

В соответствии с законом Кулона напряженность электростатического поля, создаваемого точечным зарядом Q на расстоянии r от него, равна по модулю 

Это поле называется кулоновским. В кулоновском поле направление вектора зависит от знака заряда Q: если Q > 0, то вектор направлен по радиусу от заряда, если Q < 0, то вектор направлен к заряду.

Рисунок 8. 2. Силовые линии электрического поля

Для наглядного изображения электрического поля используют силовые линии. Эти линии проводят так, чтобы направление вектора в каждой точке совпадало с направлением касательной к силовой линии (рис. 8.2). При изображении электрического поля с помощью силовых линий, их густота должна быть пропорциональна модулю вектора напряженности поля.

Силовые линии кулоновских полей положительных и отрицательных точечных зарядов изображены на рис. 8.3.

Рисунок 8.3. Силовые линии кулоновских полей

Электростатическое поле обладает важным свойством:

Работа сил электростатического поля при перемещении заряда из одной точки поля в другую не зависит от формы траектории, а определяется только положением начальной и конечной точек и величиной заряда.

Аналогичным свойством обладает и гравитационное поле, и в этом нет ничего удивительного, так как гравитационные и кулоновские силы описываются одинаковыми соотношениями.

Следствием независимости работы от формы траектории является следующее утверждение:

Работа сил электростатического поля при перемещении заряда по любой замкнутой траектории равна нулю.

Силовые поля, обладающие этим свойством, называют потенциальными или консервативными.

Свойство потенциальности электростатического поля позволяет ввести понятие потенциальной энергии заряда в электрическом поле. Для этого в пространстве выбирается некоторая точка (0), и потенциальная энергия заряда 

q, помещенного в эту точку, принимается равной нулю.

Потенциальная энергия заряда q, помещенного в любую точку (1) пространства, относительно фиксированной точки (0) равна работе A₁₀, которую совершит электростатическое поле при перемещении заряда q из точки (1) в точку (0):

Wp1 = A10.

(В электростатике энергию принято обозначать буквой W, так как буквой E обозначают напряженность поля.)

Так же, как и в механике, потенциальная энергия определена с точностью до постоянной величины, зависящей от выбора опорной точки (0). Такая неоднозначность в определении потенциальной энергии не приводит к каким-либо недоразумениям, так как физический смысл имеет не сама потенциальная энергия, а разность ее значений в двух точках пространства.

Физическую величину, равную отношению потенциальной энергии электрического заряда в электростатическом поле к величине этого заряда, называют 

потенциалом φ электрического поля:

Потенциал φ является энергетической характеристикой электростатического поля.

Работа A₁₂ по перемещению электрического заряда q из начальной точки (1) в конечную точку (2) равна произведению заряда на 

разность потенциалов (φ₁ – φ₂) начальной и конечной точек: 

A12 = Wp1 – Wp2 = qφ1 – qφ2 = q(φ1 – φ2).

В Международной системе единиц (СИ) единицей потенциала является вольт (В). 

1 В = 1 Дж / 1 Кл.

Во многих задачах электростатики при вычислении потенциалов за опорную точку (0) удобно принять бесконечно удаленную точку. В этом случае понятие потенциала может быть определено следующим образом:

Потенциал поля в данной точке пространства равен работе, которую совершают электрические силы при удалении единичного положительного заряда из данной точки в бесконечность.

Электрическое поле и его напряженность. Графическое изображение полей точечных зарядов

Похожие презентации:

Влияния состава и размера зерна аустенита на температуру фазового превращения и физико-механические свойства сплавов

Газовая хроматография

Геофизические исследования скважин

Искусственные алмазы

Трансформаторы тока и напряжения

Транзисторы

Воздушные и кабельные линии электропередач

Создание транспортно-энергетического модуля на основе ядерной энергодвигательной установки мегаваттного класса

Магнитные аномалии

Нанотехнологии

Санкт-Петербургский техникум отраслевых технологий, финансов и права
Лекция 2
Электрическое поле и его напряженность.

Графическое изображение
полей точечных зарядов
г. Санкт-Петербург
2020 г.
.
Электрическое поле
Это особый вид материи,
связанный с электрическими зарядами
и передающий действия зарядов друг на друга.
Любой заряд, независимо от других зарядов
всегда имеет электрическое поле.
Электрическое поле одного заряда действует
на электрическое поле другого заряда.
Электростатическое поле
• Если заряд неподвижен, его электрическое поле
называется электростатическим.
• Электростатическое поле не меняется со
временем и создается только электрическими
зарядами.
• Главное свойство электрических полей:
на электрические заряды, помещенные в поле,
действуют силы, пропорциональные этим зарядам.
Как обнаружить электрическое поле?
В пространство, окружающее заряд,
внести другой заряд
С помощью приборов,
например, электроскопа
Пробный заряд
Для исследования свойств поля пользуются
положительным зарядом, который называется пробным qпр
Собственным полем пробного заряда пренебрегают
Сила, действующая на пробный заряд:
F = | q|·|qпр| / 4πε0εr2
Напряженность электрического поля
q
пр
пр
Если в одну и ту же точку поля вносить
разные заряды qпр1 , qпр2 , qпр3 , … ,
то на них будут действовать разные, пропорциональные зарядам,
силы F1 , F2 , F3 , … ,
но отношение силы, действующей на заряд, к величине этого заряда
для данной точки поля будет всегда постоянным.
Напряженность электрического поля
Физическая величина, равная отношению силы,
действующей на пробный заряд в электрическом поле,
к величине этого заряда, называется
напряженностью электрического поля Е:
СИ: [Е] = Н/Кл
Напряженность — силовая характеристика электрического поля.
Она численно равна силе, действующей
на единичный положительный заряд.
Напряженность — величина векторная
За направление вектора напряженности принимают
направление силы, с которой поле действует
на пробный (положительный) заряд,
помещенный в данную точку поля.
Е
Напряженность электрического поля,
созданного точечным зарядом
r
где q – заряд, создающий поле;
r — расстояние от заряда, создающего поле,
до данной точки поля.
Исследование электрического поля
пробным зарядом
Линии напряженности (силовые линии)
электростатического поля
Линии напряженности служат для графического изображения
электрических полей
Силовыми линиями или линиями напряженности поля
называют линии,
касательные к которым в каждой точке совпадают
с вектором напряженности в данной точке поля.
Особенности линий напряженности
электростатического поля
• Линии напряженности обязательно имеют начало и конец
либо уходят в бесконечность.
• Условно считают, что линии напряженности электрического поля
направлены от положительного заряда к отрицательному.
• Линии напряженности никогда не пересекаются.
• Напряженность поля характеризуют густотой силовых линий.
Линии проходят реже там, где напряженность поля меньше.
Простейшие электрические поля
Поле, созданное уединенным точечным зарядом
Простейшие электрические поля
Поле, созданное двумя точечными
одноименными зарядами
Поле, созданное двумя точечными
разноименными зарядами
Простейшие электрические поля
Поле, созданное двумя плоскими, параллельными,
разноименно заряженными пластинами
Е = const
Электрическое поле, во всех точках которого
напряженность поля одинакова
по величине и направлению, называется однородным
Однородным является поле равномерно заряженной плоскости
или двух плоских, параллельных друг другу
разноименно заряженных пластин.
Принцип суперпозиции
Если в данной точке пространства
различные заряженные частицы создают поля
напряженности Е1 , Е2 , Е3 и т.д.,
то результирующая напряженность поля в этой точке равна
сумме векторов напряженностей всех электрических полей.

English     Русский Правила

Что такое электрическое поле и каковы его свойства. Основные характеристики электрического поля

Что такое электрическое поле и каковы его свойства. Основные характеристики электрического поля

Заряженные тела можно получить путем электризации.

Электризация тела — это механический процесс, в результате которого в теле возникает недостаток или избыток электронов.

Электрификация может происходить несколькими способами:

КОНТАКТ

(поднесите заряженное тело к металлической гильзе, оно сначала притянется, а потом оттолкнется).

УДАР

(резиновый шланг резко ударить по массивному предмету и поднести его к электроскопу).

ТРЕНИЕ

(протирание стеклянной палочки о шелк дает положительный заряд).

Свойства электрического поля:

Электрическое поле действует на введенный в это поле заряд Fel

Поле сильнее вблизи заряженных тел и слабее по мере их удаления

Электрическое поле можно обнаружить с помощью пробного заряда (по действию на пробный заряд)

Основные характеристики электрического поля

Характеристики электрического поля	Формула	Особенности
Электрический заряд- источник электрического поля	1) Закон сохранения электрического заряда: В замкнутой системе алгебраическая сумма зарядов всех частиц остается неизменной. 2) Если два заряда соединить, а затем разделить, то результирующие заряды будут равны 3) Электростатическое (или кулоновское) отталкивание возникает между одноименно заряженными телами, а электростатическое притяжение между противоположно заряженными телами. Пример: Два маленьких одинаковых шарика имеют заряд 4 кли — 9 кл. Каков будет заряд каждого шара, если их привести в соприкосновение, а затем снова развести?
Электрическая сила Закон Кулона — сила взаимодействия 2 точечных заряженных тел прямо пропорциональна произведению модулей зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.	при зарядке в вакууме или на воздухе если заряд в среде с диэлектриком Пример: Модуль силы действия одного неподвижного точечно заряженного тела на другое равен F . Каков будет модуль этой силы, если заряд одного тела увеличить в 2 раза, а второго — в 3 раза?	— относительная диэлектрическая проницаемость среды — число, показывающее, во сколько раз напряженность электростатического поля в однородном диэлектрике меньше напряженности в вакууме. k=9 10 9
Напряженность электрического поля — силовая характеристика электрического поля. Направление вектора натяжения совпадает с направлением силы, действующей на положительный заряд.	Натяжение есть векторная величина, равная в каждой точке отношения силы, действующей на пробный заряд, помещенный в эту точку поля, к величине этого заряда: Напряженность электрического поля для точечного заряда	Силовыми линиями электрического поля называются линии, касательные к которым в каждой точке поля совпадают с направлением вектора напряженности. Плотность линий выбирается таким образом, чтобы число линий, пронизывающих единичную поверхность, перпендикулярную линиям участка, было равно модулю вектора интенсивности.
Принцип суперпозиции напряжений — если в какой-то точке пространства разные заряды создают электрические поля, то результирующая напряженность в этой точке будет равна векторной сумме напряженностей каждого поля.	Пример 1.: Найти напряжение в средней точке, если q 1 = 8nCl, q 2 = -6nCl E = E 1 + E 2 Пример 2. : Найти напряжение в точке, удаленной от первого заряда на расстоянии 8см, а от второго на 6см, если q 1 = 8 нКл, q 2 = -6 нКл Пример 3.: Найти напряжение в точке, удаленной от первого заряда на расстоянии r 1, а от вторая при r 2, если q 1 = 8 нКл, q 2 = -6 нКл	Линии натяжения заряженных тел:
Потенциал — энергетическая характеристика поля. Отношение потенциальной энергии к заряду. Поверхности с одинаковым потенциалом называются эквипотенциальными. Разность потенциалов = Напряжение Принцип суперпозиции потенциалов поля: если поле создается несколькими зарядами, то потенциал в любой точке равен алгебраической сумме потенциалов, создаваемых в этой точке каждым зарядом в отдельности.	Потенциал точечного заряда Связь между потенциалом и напряжением	Потенциал поля положительного заряда уменьшается по мере удаления от заряда, а потенциал поля отрицательного заряда увеличивается. В проводниках положительные заряды отходят от потенциальных отрицательных зарядов — наоборот Линии натяжения направлены в сторону уменьшения потенциала
Работа силы электростатического поля	Пример: Какую работу совершит поле по переносу заряда q 1 из точки А в В
Работы по переносу заряда q 1 из точки с потенциалом до точки потенциала
Энергия электрического поля (заряженный проводник)

Часть 2

Электрическая емкость C является характеристикой электрических свойств проводника, определяющей возможность накопления зарядов на этом проводнике.

Электрическая емкость – это отношение заряда проводника к его потенциалу.

Конденсатор состоит из двух проводников, заряженных противоположными зарядами, равными по абсолютной величине. Проводники, образующие конденсатор, называются его пластинами. Простейший конденсатор представляет собой систему из двух плоских проводящих пластин, расположенных параллельно друг другу на небольшом расстоянии по сравнению с размерами пластин и разделенных диэлектрическим слоем. Такой конденсатор называется плоским. Электрическое поле плоского конденсатора в основном локализовано между обкладками

Электрическая емкость не зависит:

• от формы проводника;
• от его размеров:
• от диэлектрической проницаемости среды;
• от наличия заряженных тел вблизи

В системе СИ единица электрической емкости называется фарад (Ф):

При решении задач электростатики и при ответе на некоторые качественные вопросы полезно иметь в виду следующее:

1. Положительные электрические заряды, предоставленные сами себе, перемещаются в электрическом поле из точек с большим потенциалом в точки с меньшим потенциалом. Отрицательные заряды движутся в противоположном направлении.

2. Напряженность электрического поля внутри статически заряженного проводника равна нулю. Этот результат не зависит от того, есть ли внешнее электрическое поле или нет. Потенциал всех точек, лежащих на проводнике, в этом случае имеет одинаковое значение, т. е. поверхность проводника эквипотенциальна.

3. Потенциал земли и всех тел, соединенных проводником с землей, принимается равным нулю.

4. Работа сил электростатического поля в любой замкнутой цепи равна нулю.

5. Если два одиночных шарика соединить тонкой и длинной проволокой, то их общая емкость будет равна сумме емкостей отдельных шариков, так как потенциалы шариков будут одинаковыми, а общий заряд системы равна сумме зарядов шаров.

По той же причине одиночный шар можно рассматривать как два соединенных параллельно друг другу конденсатора с одинаковой емкостью.

6. Электрическое поле заряженного конденсатора можно рассматривать как результат наложения двух полей, создаваемых каждой обкладкой конденсатора. Если поля, создаваемые пластинами плоского заряженного конденсатора, можно считать однородными, то напряженность поля в конденсаторе будет в 2 раза больше, чем напряженность поля, создаваемая одной бесконечной заряженной плоскостью.

7. Если плоский конденсатор подключить к источнику питания, зарядить и затем отключить, то при изменении емкости С конденсатора за счет расширения (сближения) или смещения обкладок введение (удаление) диэлектрика , заряд на конденсаторе не меняется.

8. Если батарея конденсаторов подключена к источнику напряжения и имеет определенный заряд, то алгебраическая сумма зарядов любой группы пластин, изолированных от источника, всегда должна быть равна нулю, так как заряды в этой группе пластин разделены по индукции.

В природе есть много явлений, которые человек еще не до конца понял. К ним относятся электрические поля, характеристики которых мы уже достаточно хорошо умеем определять. В то же время не всегда есть возможность их использовать. Это направление больше теоретическое и, скорее всего, не даст пользы в краткосрочной перспективе изучения, а сейчас на такие разработки делается больший упор. Таким образом, возможности таких месторождений исследуют в основном энтузиасты, и ждать радикальных прорывов в ближайшее время точно не стоит.

Что такое электрическое поле

Как и во многих других случаях, описание этого явления необходимо начать с его определения. С точки зрения современной науки, это особый вариант материи, созданный заряженными телами. Можно обнаружить электрическое поле и его характеристики благодаря взаимодействию зарядов друг с другом. Они являются основными составляющими элементами этого явления. Обнаружить его обычным зрением невозможно, но у человека есть множество других органов чувств. И с их помощью вполне можно определить наличие такого поля. Самый простой пример — поднести руку к экрану телевизора. Он, как и любые другие электронные устройства, создает вокруг себя именно такое поле, на которое реагируют волоски на руке. В результате человек получает возможность весьма условно, но все же определить наличие или отсутствие такого явления.

Электрическое и электромагнитное поле

Не следует путать эти понятия. Основные характеристики электрического поля указывают на то, что оно является частью своего электромагнитного аналога. На самом деле в составе этого явления два элемента, один из которых рассматривается в данной статье, а второй логически вытекает из названия. Это магнитное поле. Они всегда взаимодействуют друг с другом и обычно рассматриваются вместе, но имеют разные особенности, и поэтому в некоторых случаях их лучше разделять.

Свойства

Каждое такое явление имеет определенные черты, которые постоянно остаются неизменными. Итак, какой бы ни была энергетическая характеристика электрического поля, можно выделить следующие свойства:

• Визуально обнаружить такое явление, как и определить его параметры, невозможно. Для этого нужны специальные устройства.
• Любое электрическое поле оказывает некоторое влияние на заряды, с помощью которых оно возникает. Они также влияют на его обнаружение.
• Электрическое поле абсолютно реально и материально. Она существовала и будет существовать вне зависимости от наших представлений, убеждений, знаний и так далее.
• Любое электрическое поле имеет такие характеристики, как напряженность, потенциал и напряжение.

Современная наука уже умеет сознательно создавать такие явления и даже управлять ими в определенных пределах, но еще очень далеко от того, чтобы полностью поставить их на службу человеку.

напряжение

Это одна из характеристик электрического поля. Напряжение используется, когда требуется определить «количество» такого явления в определенном месте. Представить это достаточно сложно, особенно без достаточных знаний по физике, так как данный показатель относится именно к данному направлению науки. Итак, эта величина рассчитывается как отношение положительного заряда пробы к силе воздействия. И в то же время характеристика относится к векторным показателям. То есть его направление обязательно аналогично тому, которое воздействует на пробный заряд. Проще говоря, напряженность — это сила или мощность электрического поля в определенное время в определенном месте. Чем выше этот показатель, тем сильнее это явление влияет на окружающие предметы или живых существ.

Потенциал

Это еще одна характеристика электрического поля. Потенциал — это накопленная энергия, которую явление может использовать для перемещения зарядов. Когда он начинает двигаться, на него тратится этот самый ресурс, и в итоге он становится равным нулю. Он накапливается наоборот. В качестве примера можно взять тот же заряд, но расположенный вне электрического поля. Как только какая-то сила перемещает его внутрь и перемещает туда, возникает потенциал.

Проще всего это представить на примере обычной пружины. В состоянии покоя он не имеет потенциала и представляет собой просто изогнутый кусок металла. Но как только мы начнем его сжимать, потенциал начнет возникать. Если отпустить пружину, она моментально распрямляется и заодно перемещает все предметы, которые могут, находящиеся на ее пути. Если вернуться к рассмотренным электрическим полям, то в их случае потенциал будет строго соответствовать приложенным усилиям для перемещения заряда. В современной науке этот показатель измеряется в вольтах.

Напряжение

Фактически любое подобное явление можно описать двумя предыдущими показателями. Но напряжение также является характеристикой электрического поля. Он выводится из потенциала и показывает, какую работу в количественном выражении произвело явление. На примере той же пружины напряжением будет тот показатель, до которого она развернулась после сжатия. То есть, если потенциал — это общая «накопленная энергия», то этот параметр уже дает понять, сколько ее было потрачено на движение зарядов.

Применение

Характеристики электрических полей предполагают наличие двух основных свойств, которые используются человеком. Так, они могут образовывать ионы, а погруженные в жидкость электроды позволяют без особых усилий разделить ее, грубо говоря, на фракции. Эти свойства основаны на использовании электрических полей.

• Лекарство. Здесь используется система воздействия на пораженный участок направленными ионами. В результате они помогают повысить скорость регенерации, очистить рану, убить микробы и так далее. Кроме того, свойства и характеристики электрических полей позволяют им «вибрировать» с высокой частотой. Эта функция также используется. Благодаря ему можно повысить температуру отдельных частей тела, что улучшит кровоток и положительно скажется на здоровье.
• Уборка. В этой области используется система разделения жидкости. Таким образом, именно эта особенность используется в очистных сооружениях. Вода, в которой растворено огромное количество всякого мусора, становится очень вредной. В то же время с этим сложно что-то сделать, потому что не все фильтры смогут справиться с проблемой. В такой ситуации используются электрические поля, которые разъединяют воду, отделяя от нее часть загрязнений. В результате получается довольно простой, быстрый и дешевый этап очистки.
• Химия. Эта наука использует в промышленности то же свойство разделения жидкостей. Активно используется в лаборатории, но чаще всего его можно встретить в сфере нефтедобычи. В некоторых случаях он оказывается достаточно загрязненным и требуется много времени и денег, чтобы в итоге произвести желаемый продукт. Электрическое поле очень помогает справиться с этим. Он отделяет масло, удаляя большую часть загрязнений и тем самым значительно облегчая его дальнейшую переработку.

Есть много других вариантов использования. Например, электромагнитное поле, к которому относится и рассматриваемое в данной статье явление, может служить беспроводной системой передачи электроэнергии на различные устройства. К сожалению, в большинстве случаев все подобные разработки носят скорее теоретический и экспериментальный характер.

Воздействие на человека

Мы все время окружены электрическим полем. Его свойства и характеристики обычно однотипны и постоянны, так что характерный для нашей планеты природный фон практически не оказывает на человека никакого влияния. Чуть ярче этот эффект становится во время серьезной грозы, когда кажется, что воздух буквально дрожит от напряжения. Но даже это не представляет никакой угрозы для подавляющего большинства людей.

Тем не менее, прогресс не стоит на месте, и постоянно появляется большое количество устройств, каждое из которых генерирует собственное электрическое поле. При этом он намного сильнее естественного фона, который составляет 0,5 кВ/м. Конечно, эта особенность не осталась незамеченной. Давно выведено максимально допустимое напряжение, при котором мы можем существовать практически бесконечно. Она составляет 25 кВ/м. В обычных условиях даже при включении всех бытовых приборов этот показатель не превышается. Обычный человек может получить большую «дозу» только при нахождении (и в течение длительного времени) в непосредственной близости от высоковольтных проводов. Там напряжение уже гораздо выше и стоять рядом (и уж тем более работать) долго крайне не рекомендуется. Даже те специалисты, которые по долгу службы вынуждены находиться вблизи источников таких электрических полей, не должны делать это более полутора часов в сутки. Так, если есть какие-то территории, которые примыкают к линиям электропередач, время пребывания на них должно быть максимально ограничено.

Результаты

В рамках данной статьи мы рассмотрели все основные особенности, свойства и характеристики электрических полей. Исходя из всего вышесказанного, можно сделать вывод, что это очень интересное явление, полное изучение которого может сильно помочь человечеству в далеком будущем.

>>Физика: Электрическое поле

После долгой борьбы теория ближнего действия одержала окончательную победу. Кратко расскажем, как это произошло, а также что такое электрическое поле.
Идеи Фарадея. Решительный поворот к концепции ближнего действия был сделан великим английским ученым Майклом Фарадеем, а окончательно завершен английским ученым Джеймсом Максвеллом.
Согласно теории действия на расстоянии один заряд непосредственно ощущает присутствие другого. При перемещении одного из зарядов, например А ( рис.14.6 ), сила, действующая на другой заряд — В , мгновенно меняет свое значение. И не с самой зарядкой B , никаких изменений в окружающем пространстве не происходит.

Согласно идее Фарадея, электрические заряды не действуют друг на друга напрямую. Каждый из них создает в окружающем пространстве электрических полей . Поле одного заряда действует на другой заряд, и наоборот. По мере удаления от заряда поле ослабевает. Первоначально эта идея выражала лишь уверенность Фарадея в невозможности действия одного тела на другое через пустоту.
Не было доказательств существования поля. Такие доказательства нельзя получить, исследуя только взаимодействие стационарных зарядов. Успех в теории ближнего взаимодействия пришел после изучения электромагнитных взаимодействий движущихся заряженных частиц. Сначала было доказано существование переменных во времени полей, и только после этого был сделан вывод о реальности электрического поля стационарных зарядов.
Скорость распространения электромагнитных взаимодействий. Опираясь на идеи Фарадея, Максвелл смог теоретически доказать, что электромагнитных взаимодействий должны распространяться в пространстве с конечной скоростью .
Это означает, что если немного сдвинуть заряд А (см. рис. 14.6), то сила, действующая на заряд В , изменится, но не в тот же момент, а только через некоторое время:

где АВ расстояние между зарядами, а С — скорость распространения электромагнитных взаимодействий. Максвелл показал, что скорость с равна скорости света в вакууме, т. е. примерно 300 000 км/с. При движении заряда А электрическое поле вокруг заряда В изменится за время т . Это означает, что между зарядами в вакууме происходит некоторый процесс, в результате которого взаимодействие между ними распространяется с конечной скоростью.
Существование определенного процесса в пространстве между взаимодействующими телами, длящегося конечное время, — это главное, что отличает теорию ближнего действия от теории действия на расстоянии. Все остальные доводы в пользу той или иной теории нельзя считать решающими. Правда, опыт по проверке равенства (14.6) при движении зарядов осуществить затруднительно из-за большого значения скорости С . Но теперь, после изобретения радио, в этом нет необходимости.
Радиоволны. Передача информации с помощью электромагнитных волн называется радиосвязью . Сейчас в газетах можно прочитать, что радиоволны от приближающейся к Венере космической станции достигают Земли более чем за 4 минуты. Станция уже может сгореть в атмосфере планеты, а посылаемые ею радиоволны еще долго будут блуждать в космосе. Таким образом, электромагнитное поле обнаруживает себя как нечто реально существующее.
Что такое электрическое поле? Мы знаем, что электрическое поле действительно существует: его свойства можно исследовать эмпирически. Но мы не можем сказать, из чего состоит это поле. Здесь мы достигаем предела того, что знает наука.
Дом состоит из кирпичей, плит и других материалов, которые, в свою очередь, состоят из молекул, молекулы — из атомов, атомы — из элементарных частиц. Более простых образований, чем элементарные частицы, мы не знаем. То же самое и с электрическим полем: мы не знаем ничего проще поля. Поэтому о природе электрического поля мы можем сказать только следующее:
во первых, поле существенное; оно существует независимо от нас, благодаря нашему знанию о нем ;
, во-вторых, поле обладает определенными свойствами, не позволяющими спутать его ни с чем другим в окружающем мире.
Установление этих свойств формирует наши представления о том, что такое электрическое поле.
При изучении электрического поля мы сталкиваемся с особым видом материи, движение которой не подчиняется законам ньютоновской механики. С открытием электрического поля впервые в истории науки возникла глубокая идея: существуют разные виды материи и каждый из них имеет свои свойства.
Основные свойства электрического поля. Основным свойством электрического поля является его действие на электрические заряды с некоторой силой . По действию на заряд устанавливается существование поля, изучается его распространение в пространстве и все его характеристики.
Электрическое поле стационарных зарядов называется электростатическим . Он не меняется со временем. В электростатическом поле генерируются только электрические заряды. Оно существует в пространстве, окружающем эти заряды, и неразрывно с ними связано.
Изучая электродинамику, мы познакомимся с новыми свойствами электрического поля. Познакомимся с переменным во времени электрическим полем, которое уже не связано неразрывно с зарядами.
Многие свойства статических и переменных полей совпадают. Однако между ними есть и существенные различия. Говоря о свойствах поля, мы будем называть это поле просто электрическим, если это свойство одинаково присуще как статическим, так и переменным полям.
Согласно теории короткодействующего взаимодействия взаимодействие между заряженными частицами осуществляется посредством электрического поля. — это материя особой формы, существующая независимо от наших представлений о ней. Доказательства реальности электрического поля — конечная скорость распространения электромагнитных взаимодействий и действие поля на заряженные тела.

???
1. В чем разница между теорией ближнего действия и теорией действия на расстоянии?
2. Каковы основные свойства электростатического поля?

Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Сотский Н.Н., физика 10 класс

Содержание урока краткое изложение урока опорная рамка презентация урока ускоренные методы интерактивные технологии практика заданий и упражнений самопроверка мастер-классы, тренинги, кейсы, квесты домашние задания вопросы для обсуждения риторические вопросы от учащихся Иллюстрации аудио, видео ролики и мультимедиа фото, картинки графика, таблицы, схемы юмор, анекдоты, приколы, комиксы, притчи, поговорки, кроссворды, цитаты Дополнения рефераты статьи чипы для любознательных шпаргалки учебники основной и дополнительный словарь терминов прочее

Улучшение учебников и уроков

исправление ошибок в учебнике обновление фрагмента в учебнике элементы новаторства на уроке замена устаревших знаний новыми те Только для учителей идеальные уроки календарь план на год методические рекомендации дискуссионные программы интегрированные уроки

Если у вас есть исправления или предложения для этого урока,

Основные свойства зарядов — Электростатика

(i) Электрический заряд (ii) Сохранение зарядов (iii) Квантование зарядов

Основные свойства сборы

(i) Электрический заряд

Большинство объектов в Вселенная состоит из атомов, которые в свою очередь состоят из протонов, нейтронов и электроны. Эти частицы имеют массу, неотъемлемое свойство частиц. Точно так же электрический заряд является еще одним внутренним и фундаментальным свойством частицы. Природа зарядов понимается с помощью различных экспериментов. исполнялись в 19 и 20 вв. Единицей заряда в СИ является кулон.

(ii) Сохранение обвинения

Бенджамин Франклин утверждал что когда один предмет трется о другой предмет, заряды передаются от одного к другому. Перед трением оба объекта электрически нейтральны. а трение просто переносит заряды с одного объекта на другой. (Для Например, если тереть стеклянную палочку о шелковую ткань, то отрицательный заряд переходят со стекла на шелк. В результате стеклянная палочка положительно заряжается, а шелковая ткань становится отрицательно заряженной). Из этих наблюдений он пришли к выводу, что заряды не создаются и не уничтожаются, а могут быть только переносится с одного объекта на другой. Это называется сохранением общего зарядов и является одним из фундаментальных законов сохранения в физике. Говорится вообще следующим образом.

‘ Общая электрическая заряд во вселенной постоянен и заряд не может быть ни создан, ни быть уничтожены. В любом физическом процессе чистое изменение заряда всегда будет нуль.

(iii) Квантование сборы

Какой самый маленький количество заряда, которое можно найти в природе? Эксперименты показывают, что заряд на электроне — e , а заряд протона + e . Здесь, э обозначает основную единицу заряда. Заряд q на любом объекте равен целому кратному этой основной единицы заряда e .

q = ne                  (1.1)

Здесь  n  – любое целое число (0,±1,±2, ±3, ±4………..). Это называется квантованием электрического заряда. Роберт Милликен в его знаменитый эксперимент показал, что значение e = 1,6 × 10 ^-19 Кл. Заряд электрона составляет -1,6 × 10 ^-19 Кл, а заряд протона +1,6 × 10 ^-19 C.

Когда стеклянная палочка натирают шелковой тканью, количество переносимых зарядов обычно очень большой, обычно порядка 1010.