Сила, яка породжується електричними зарядами

Напруженість електричного поля є векторною величиною, а значить має чисельну величину і напрямок. Величина напруженості електричного поля має свою розмірність, яка залежить від способу її обчислення.

Електрична сила взаємодії зарядів описується як безконтактне дію, а інакше кажучи має місце дальнодействие, тобто дія на відстані. Для того, щоб описати таке дальнодействие зручно ввести поняття електричного поля і з його допомогою пояснити дію на відстані.

Давайте візьмемо електричний заряд, який ми позначимо символом Q. Цей електричний заряд створює електричне поле, тобто він є джерелом дії сили. Так як у всесвіті завжди є хоча б один позитивний і хоча б один негативний заряд, які діють один на одного на будь-якому, навіть нескінченно далекій відстані, то будь-який заряд є джерелом сили, а значить доречно опис створюваного ними електричного поля. У нашому випадку заряд Q є джерелом електричного поля і ми будемо його розглядати саме як джерело поля.

пробний заряд

Напруженість електричного поля джерела заряду може бути виміряна за допомогою будь-якого іншого заряду, що знаходиться десь в його околицях. Заряд, який використовується для вимірювання напруженості електричного поля називають пробним зарядом, так як він використовується для перевірки напруженості поля. Пробний заряд має деяку кількість заряду і позначається символом q.

При приміщенні пробного заряду в електричне поле джерела сили (заряд Q), пробний заряд буде відчувати дію електричної сили – або тяжіння, або відштовхування. Силу можна позначити як це зазвичай прийняти у фізиці символом F. Тоді величину електричного поля можна визначити просто як відношення сили до величини пробного заряду.

Якщо напруженість електричного поля позначається символом E, то рівняння може бути переписано в символічній формі як

Стандартні метричні одиниці вимірювання напруженості електричного поля виникають з його визначення. Таким чином напруженість електричного поля визначається як сила рівна 1 Ньютону (Н) поділеній на 1 Кулон (Кл). Напруженість електричного поля вимірюється в Ньютон / Кулон чи інакше Н / Кл. В системі СІ також вимірюється в Вольт / метр. Для розуміння суті такого предмета як напруженість електричного поля набагато важливіше розмірність в метричній системі в Н / Кл, тому як в такий розмірність відбивається походження такої характеристики як напруженість поля. Позначення в Вольт / Метр робить поняття потенціалу поля (Вольт) базовим, що в деяких областях зручно, але не у всіх.

У наведеному вище прикладі беруть участь два заряду Q (джерело) і q пробний. Обидва цих заряду є джерелом сили, але який з них слід застосовувати в вищенаведеної формулі? У формулі присутній тільки один заряд і це пробний заряд q (НЕ джерело).

Напруженість електричного поля не залежить від кількості пробного заряду q. На перший погляд це може привести вас в замішання, якщо, звичайно, ви задумаєтеся над цим. Біда в тому, що не всі мають корисну звичку думати і перебувають в так званому блаженному невігластві. Якщо ви не думаєте, то і замішання такого роду у вас і не виникне. Так як же напруженість електричного поля не залежить від q, якщо q присутній в рівнянні? Відмінний питання! Але якщо ви подумаєте про це трохи, ви зможете відповісти на це питання. Збільшення кількості пробного заряду q – скажімо, в 2 рази – збільшиться і знаменник рівняння в 2 рази. Але відповідно до Закону Кулона, збільшення заряду також збільшить пропорційно і породжуються силу F. Збільшиться заряд в 2 рази, тоді і сила F зросте в той же кількість разів. Так як знаменник в рівнянні збільшується в два рази (або три, або чотири), то і чисельник збільшиться в стільки ж разів. Ці два зміни компенсують один одного, так що можна сміливо сказати, що напруженість електричного поля не залежить від кількості пробного заряду.

Таким чином, незалежно від того, якої кількості пробний заряд q використовується в рівнянні, напруженість електричного поля E в будь-якої заданої точки навколо заряду Q (джерела) буде однаковою при вимірюванні або обчисленні.

...
ПОДІЛИТИСЯ: