Понятие поля. Напряженность и индукция (смещение) электрического поля.

Электрическое поле — особая форма материи, существующая вокруг тел или частиц, обладающих электрическим зарядом ( а также в свободном виде в электромагнитных волнах). Именно поле является посредником в передаче электрического взаимодействия.

Св-ва эл. поля:

1)материально, т.е. существует независимо от нашего сознания

2)возникает вокруг зарядов и обнаруживается по действию на пробный заряд

3)непрерывно распределено в пространстве

4)ослабевает по мере удаления от зарядов

4)скорость распространения эл поля в вакууме равна скорости света с=3*10^8м/с

Напряжённость

Напряжённость — векторная величина определяющая силу

действующую на заряженную частицу или тело со стороны электрического поля и численно равная отношению силы к заряду частицы.

Е = F/Q [Н/Кл] или [B/M]

Напряжённость — это основная характеристика электрического поля которая измеряет интенсивность поля.

Направление вектора напряжённости совпадает с направлением силы действующей на частицу с положительным зарядом.

Электрическое поле называется однородным (равномерным)если напряжённость поля во всех точках одинаковое по величине и направлению.

Индукция (смещение) электрического поля

Имеем границу раздела двух сред с и , так что, (рис. 4.10, а).

а б

Рис. 4.10

Как мы уже показали, в соответствии с (4.1.10),

или ,

т.е., напряженность электростатического поля E изменяется скачком при переходе из одной среды в другую.

Главная задача электростатики – расчет электрических полей, то есть в различных электрических аппаратах, кабелях, конденсаторах, и т.д. Эти расчеты сами по себе не просты, да еще наличие разного сорта диэлектриков и проводников еще более усложняют задачу.

Для упрощения расчетов была введена новая векторная величина – вектор электрического смещения (электрическая индукция):

(4.3.1)

Из предыдущих рассуждений , тогда , отсюда

(4.3.2)

Таким образом, вектор остается неизменным при переходе из одной среды в другую (рис. 4.10, б), и это облегчает расчет . Зная и ε, легко рассчитывать

, отсюда можно записать:

(4.3.3)

где – вектор поляризации, χ – диэлектрическая восприимчивость среды, характеризующая поляризацию единичного объема среды.

Таким образом, вектор – есть сумма (линейная комбинация) двух векторов различной природы: – главной характеристики поля и – поляризации среды.

В СГС: поэтому в вакууме и размерность у и одинакова.

В СИ: , т. е. это заряд, протекающий через единицу поверхности.

Для точечного заряда в вакууме

Для имеет место принцип суперпозиции, как и для , т.е.

*Ɛ0-электрическая постоянная

Ɛ1 и Ɛ2-диэлектрическая проницаемость среды