✅Принцип суперпозиції полів

Електричне поле – це матеріальний об’єкт, який робить можливим взаємодію між зарядженими тілами.

Закон Кулона дозволяє обчислити силу взаємодії між двома зарядами, але не пояснює, як один заряд діє на інший.

Через якийсь час, наприклад, один із зарядів «відчує», що інший заряд став наближатися або віддалятися від нього? Чи пов’язані чим-небудь між собою заряди? Щоб відповісти на ці питання, великі англійські фізики М. Фарадей і Дж.

Максвелл ввів поняття електричного поля – матеріального об’єкта, існуючого навколо електричних зарядів. Таким чином, заряд q1 породжує навколо себе електричне поле, а інший заряд q2, опинившись в цьому полі, відчуває на собі дію заряду q1 згідно закону Кулона.

При цьому, якщо положення заряду q1 змінилися, то зміна його електричного поля буде відбуватися поступово, а не миттєво, так, що на відстані L від q1 зміни поля відбудуться через проміжок часу

L/c

де

  • с – швидкість світла, 3.108 м/с.

Запізнення змін електричного поля доводить те, що взаємодія між зарядами узгоджується з теорією близькодії. Ця теорія пояснює будь-яка взаємодія між тілами, навіть віддаленими одне від одного, існуванням будь-яких матеріальних об’єктів або процесів між ними. Матеріальним об’єктом, що здійснює взаємодію між зарядженими тілами, є їх електричне поле.

Щоб охарактеризувати дане електричне поле, досить виміряти силу, що діє на точковий заряд в різних областях цього поля. Досліди і закон Кулона показують, що сила, яка діє на заряд з боку поля, пропорційна величині цього заряду.

Тому ставлення сили F, що діє на заряд в даній точці поля, до величини цього заряду q, вже не залежить від q і є характеристикою електричного поля, званої його напруженістю, E

Напруженість електричного поля, як випливає з (35.1), є вектором, напрямок якого збігається з напрямком сили, що діє в даній точці поля на позитивний заряд. Із закону Кулона (34.1) випливає, що модуль напруженості E поля точкового заряду q залежить від відстані r до нього таким чином:

Якщо електричне поле утворено декількома зарядами (q1, q2, q3 і т.д.), то, як показує досвід, напруженість E в будь-якій точці цього поля дорівнює сумі напруженостей E1, E2, E3 і т.д. електричних полів, створюваних зарядами q1, q2, q3 і т.д.

У цьому і полягає принцип суперпозиції (або накладення) полів, який дозволяє визначити напруженість поля, створеного декількома зарядами.

Щоб показати, як змінюється напруженість поля в різних його областях, малюють силові лінії – безперервні лінії, дотичні до яких в кожній точці збігаються з векторами напруженості. Силові лінії не можуть перетинатися між собою, тому в кожній точці вектор напруженості поля має цілком певний напрям.

Вони починаються і закінчуються на заряджених тілах, поблизу яких модуль напруженості і густота силових ліній зростає. Густота силових ліній пропорційна модулю напруженості електричного поля.

Питання для повторення

  1. Що таке електричне поле і як воно пов’язане з теорією близькодії?
  2. Дайте визначення напруженості електричного поля.
  3. Сформулюйте принцип суперпозиції полів.
  4. Чому відповідають силові лінії поля, і які їхні властивості?
Посилання на основну публікацію