Электрическое поле

Основной закон электростатики – закон Кулона, который позволяет вычислить силу взаимодействия двух точечных зарядов. Но как происходит это взаимодействие и почему оно вообще есть? 

В прошлом физики считали, что электростатическое взаимодействие, как и гравитационное, является «врожденным», то есть первичным свойством материи. Эти силы нельзя объяснить на основе каких-то других понятий, можно лишь описывать. И в науке долгое время преобладала теория дальнодействия, согласно которой тела действуют друг на друга непосредственно, без промежуточного агента.

Но все изменилось после открытия явления электромагнитных волн. Стало ясно, что действия одного тела на другое передается не мгновенно, а со скоростью света. Тогда и  электрические заряды действуют друг на друга уже через электрическое поле. 

Электрические заряд создает вокруг себя электрическое поле, которое действует с некоторой силой на другие заряды.

Электрическое поле не нуждается в какой либо среде, оно возникает и в веществе, и в вакууме и является альтернативной формой существования материи. Источником электрических полей являются электрические заряды. А существование электрического поля можно обнаружить по действию на пробный электрический заряд. 

То, насколько электрическое поле сильнее в той или иной точке, задается напряжённостью электрического поля E. Напряженность электрического поля – векторная величина, следовательно, она имеет не только величину, но и направление, которое совпадает с действие этого поля на пробный положительный заряд.

По определению напряженность электрического поля измеряется в Н/Кл, но в физике чаще используют В/м, что является тем же самым.

Свойства электрического поля:

• Материально, существует независимо от нашего сознания

• Возникает вокруг зарядов и обнаруживается по действию на пробный заряд

• Непрерывно распределено в пространстве

• Ослабевает по мере удаления

• Распространяется со скоростью света

• Напряженность электрического поля всегда направлена от плюса к минусу.

Одной из основных задач электростатики является нахождение суммарной напряженности, созданной системой зарядов. 

Так как напряженность электрического поля – векторная величины, складывать ее нужно по правилу векторов

В заданиях ЕГЭ по физике может встретиться три взаимных расположения напряженностей: 

• напряженности направлены вдоль прямой;
• напряженности перпендикулярны друг другу;
• произвольный угол между напряженностями.

В данном случае может быть только два варианта: напряженности направлены в одну сторону или в разные стороны. Если направление напряженностей совпадает, то они усиливают друг друга, и мы просто складываем их. Если же напряженности электрических полей направлены в разные стороны, то мы их вычитаем. Причем из большего меньшее и результирующая напряженность будет направлена в сторону большей напряженности:

Для сложения напряженностей, направленных под прямым углом друг к другу, необходимо вспомнить правила сложения векторов. В физике обычно используется правило параллелограмма, потому что вектора всегда выходят из одной точки. При таком сложении у нас всегда получится прямоугольник, диагональ которого является суммой двух напряженностей. И тогда результирующую напряженность можно найти по теореме Пифагора:

 В этом случае мы так же складываем вектора по правилу параллелограмма, но прямоугольника уже не получим, будет параллелограмм. Диагональ этого параллелограмма будет суммой векторов, и для ее нахождения нам нужно будет вспомнить теорему косинусов:

В этой статье мы изучили понятие электрического поля и узнали свойства электрических полей. В современной физике используется понятие электромагнитного поля. Неподвижные заряды не создают магнитного поля, поэтому при изучении электростатики рассматривают только электрическое поле.