Напруженість електричного поля

В рамках уявлень про поле взаємодія зарядів, що описується законом Ш. Кулона, «розбивається» на дві частини – один заряд створює електричне поле, яке впливає на інший заряд. Таким чином, електричний заряд відіграє подвійну роль: з одного боку він є джерелом поля, а з іншого індикатором, приладом для вивчення поля.

Основна властивість електростатичного поля полягає в його впливі на нерухомі електричні заряди. Тому характеристика електричного поля повинна бути пов’язана з силою, що діє на заряджене тіло. Щоб визначити характеристику поля в кожному просторової точці, в якості «приладу», реєструючого поле, необхідно використовувати дуже мале тіло, розмірами якого можна знехтувати. Моделлю такого тіла є електрично заряджена матеріальна точка, тобто точковий заряд. Так як цей точковий заряд використовується в якості датчика, ми будемо також його називати пробний заряд. Отже, для вивчення поля в деякій точці, в цю точку слід помістити пробний заряд q і виміряти силу F⃗ F →, діючу на нього. Відповідно до закону Ш. Кулона величина цієї сили пропорційна величині пробного заряду. Отже, відношення цієї сили до величини заряду не залежить від величини заряду, тому дане це відношення є характеристикою поля, яка називається напруженістю електричного поля – E⃗ E →.

Напруженістю електричного поля називається відношення сили, що діє на точковий заряд, поміщений у дану точку поля, до величини цього заряду

E⃗ = F⃗ q E → = F → q. (1)
Можна дати і еквівалентну формулювання: напруженість електричного поля є сила, що діє на одиничний позитивний заряд, поміщений у дану точку поля.

Так як сила є векторною фізичною величиною, то і напруженість електричного поля також є векторною величиною. Пробний заряд можна помістити в будь-яку просторову точку, тому й вектор напруженості також визначений в будь-якій точці простору. Таким чином, для опису електричного поля нам необхідно використовувати наступну математичну конструкцію: кожній точці простору (задається трьома координатами (x, y, z)), ставиться у відповідність вектор E⃗ E → (що має три компоненти (Ex, Ey, Ez)). Іншими словами, нам необхідно задати три функції, кожна з яких залежить від трьох координат. З подомной математичної конструкцією ми познайомилися при описі руху рідини – це векторне поле [1]. Тому при описі електричного поля ми можемо використовувати образи і методи, з якими ми познайомилися при вивченні течії рідини.

Посилання на основну публікацію